公共和私人的积极监测网站正日益成为一个非常重要和关键的问题。因此,必须开发移动监测系统来保护这些网站。现代监测系统包含空间分布式移动和静态传感器提供持续有效的监控和瞬态对象和事件感兴趣的特定区域(AOI)。实现移动监控要求的潜在解决方案不同的具有挑战性的问题,如任务分配,移动传感器部署、多传感器管理、合作对象检测和跟踪,分散的数据融合和互操作性和可访问性的系统节点。提出了一种以市场为基础的方法,可以用来处理不同问题的移动监测系统。任务分配和合作目标跟踪研究了使用该方法作为两个具有挑战性的问题的移动监测系统。这些挑战是解决个人和团体。gydF4y2Ba
最活跃的研究主题之一是如何基于移动和固定传感器平台自动化监测任务(gydF4y2Ba
本文提出一种以市场为基础的方法来移动监测系统。我们的目标是开发一种方法,有效地分配任务中移动传感器团队完成监测任务。这种方法将支持移动传感器的操作,这样他们就可以协同执行任务,如检测和跟踪移动目标。为了最大化移动传感器团队协作的有效性作为一个整体,每一个移动的动作传感器应考虑队友的贡献向任务目标。如何完成这是一个复杂的问题,目前一个活跃的研究领域(gydF4y2Ba
大量的任务分配方法在文献[已报告gydF4y2Ba
目标跟踪问题(gydF4y2Ba
本文的其余部分组织如下。部分gydF4y2Ba
这部分强调了问题公式化的主要组件提出流动监测框架如图gydF4y2Ba
以市场为基础的移动监测系统的框架。gydF4y2Ba
本节提供了既简单又复杂的任务分配问题定义和制定复杂的任务分配。gydF4y2Ba
给定一组移动传感器gydF4y2Ba
给定一组移动传感器gydF4y2Ba
简单和复杂的任务分配,目的是将传感器分配给任务,以最大化期望的整体性能,考虑的重点任务和传感器的技能等级。适当的功能需要可能的任务结果映射到收入的价值和可能的方案来执行任务映射到成本值。一般来说,移动传感器接收收入完成一个特定的团队任务并支付费用。移动传感器还可以从另一个传感器获得收入以换取商品或服务。gydF4y2Ba
任务分配的问题,可以在许多方面制定。鉴于我们监视应用程序域,它可以制定如下。gydF4y2Ba
针对单一传感器任务,问题是找传感器的优化配置任务,将一对组传感器和任务(gydF4y2Ba
一般情况下,问题是要找到一组任务的优化配置传感器的一个子集,它将负责完成(gydF4y2Ba
每个移动传感器gydF4y2Ba
全球目标函数可以随需求的系统或设计师的偏好。最常见的全球目标是团队成员的总和最小化成本,可以用数学方法描述如下:gydF4y2Ba
虽然移动传感器的团队成员可能定义良好的成本或效用函数,这些函数仍然依赖于准确的世界模式状态,可能需要计算昂贵的操作。当有多个目标位置在监视应用程序,确定成本甚至执行一个任务需要解决多个路径规划问题。因此,旅行商问题(TSP)的一个实例(gydF4y2Ba
本节提供的一般制定目标探测和跟踪问题。有一些变化,同样的符号和术语为目标跟踪那些介绍(gydF4y2Ba
我们的目标是开发一个算法最大化平均覆盖率gydF4y2Ba
换句话说,这个问题需要最大化的目标所观察到的移动传感器。gydF4y2Ba
一段时间内的平均节能gydF4y2Ba
节能可以通过考虑数量的测量gydF4y2Ba
此外,它假定目标的最大速度小于传感器的最大速度,为了给传感器达到目标的能力。如果目标总能移动得更快,他们总是可以逃避问题成为不溶性的传感器和移动传感器的团队。最后,它假定传感器通信机制,它允许他们以广播方式发送和接收消息。gydF4y2Ba
以市场为基础的方法得到了很大的关注和快速增长在过去的几十年里尤其在可替换主体域(gydF4y2Ba
到目前为止,研究人员已经研究了单项拍卖物品的拍卖一次(gydF4y2Ba
一个例子是显示在图gydF4y2Ba
单发和组合拍卖。gydF4y2Ba
一般来说,组合拍卖试图克服的缺点1拍卖项目,允许投标人投标包(gydF4y2Ba
任务分配的方法提出了模仿拍卖竞价买卖服务的过程。的卖家或拍卖行负责处理买家或买家发送的报价和确定中标人。在本节中,简要了解如何设计拍卖过程将基于最大化效用函数。gydF4y2Ba
效用是有用的性质或状态。对任务分配问题,实用程序是一个满意度(价值利润)派生的移动传感器gydF4y2Ba
给定一个移动传感器gydF4y2Ba
大部分的任务分配方法治疗任务作为原子单元(gydF4y2Ba
在我们的工作中,复杂的任务分配和有序树结构。树的节点(元素)立即大于一个节点被称为它的孩子,在节点立即少即是其母(如果它存在的话)。任何节点少是一个祖先和后裔的任何节点更大。没有祖先是一个根节点。部分排序代表距离根,下面的良序要求禁止任何循环或分裂一个节点(也就是说,每个节点最多有一个家长,因此最多一个grand-parent,等等)。换句话说,如果gydF4y2Ba
监控场景。gydF4y2Ba
的gydF4y2Ba
这样做分解是最初由操作员或选定的初始拍卖师。一旦任务树构造和分解完成后,拍卖人拍卖任务树,分发任务的团队和在适当的时候允许其他机器人使用自己的计划。然后继续拍卖轮拍卖中,每个移动传感器拥有任务树(如果它有任何任务)循环的方式。gydF4y2Ba
获胜者确定策略地址如何优化找到组报价,投标人的收入最大化。组合拍卖中,赢家的决心是np困难问题gydF4y2Ba
赢家决心战略高度的影响类型的分配任务的描述。正如前面所提到的,复杂的任务分配被表示为一个有序树。广度优先搜索算法用于发现这个任务的任务分配方案树结构。两个组织范式,即集中和层次分配分配过程中使用。这些模式确定的角色、关系和结构治理拍卖过程。在集中的拍卖,拍卖人拥有一系列拍卖轮将监视任务分配给移动传感器为了最大化系统效用。另一方面,在等级森严的拍卖,最初的任务分配到移动传感器通过一个中央拍卖师。每个移动传感器可以在轮举行拍卖的任务在最初的拍卖获胜。gydF4y2Ba
考虑移动传感器组装一个团队来执行特定的任务。考虑进一步,每个移动传感器能够同时执行一个任务,每个任务由一个传感器可以实现。可用的任务信息不断移动传感器的团队。因此,该方法在这种情况下可以作为迭代框架的实例ST-SR-IA(单一任务Single-Robot瞬时分配)。这个团队的目的是有效地执行任务,同时最小化成本。在固定任务的上下文树分配,一组约束规定,整个拍卖机制是只基于一个任务树,这是运营商提出的或拍卖人。该算法允许使用从一开始就只有一个拍卖师拍卖的结束,所以视为一个集中式任务分配。它还允许改变拍卖人拍卖期间,只考虑该计划最初的操作符。在这种情况下,我们建议的机制可以被视为一种层次任务分配机制。另一个约束规定最多一个节点可以卖给每个投标人每拍卖。 This is because upon awarding one node to a bidder, the bid prices on other nodes become invalid due to the fact that bid prices are conditioned on the current commitments of each participant. This is can be done by modeling each mobile sensor as self-interested agent which aims to minimize its individual cost and so maximize the whole team performance by following a greedy algorithm. Each mobile sensor is either cooperating with other members of the team to achieve an outcome greater than that possible by each member alone or competing with other members to the required task at the lowest possible cost, thus eliminating waste and inefficiency. A system such as this can be highly seen in the economy and so many desirable characteristics from the market mechanisms might be used.
拟议的固定任务树前一节中描述的配置可以被视为decompose-then-allocate方法的一个实例。这种方法的主要缺点是,最终方案不能充分考虑的成本,因为没有知识的复杂的任务分解是拍卖人的最终任务分配。同时,回溯是不允许在这种方法中,在拍卖人分解,所以任何代价高昂的错误不能纠正。通常,allocate-then-decompose方法试图避免decompose-then-allocate方法的缺点。然而,仍然有一些不足之处。出于这两种方法的缺点,我们提出动态树分配允许回溯为了恢复坏计划由拍卖师。算法允许拍卖的所有的抽象级别的使命任务实现的任务树从上到下。每个移动传感器评估其执行所需任务的能力基于拍卖的计划不是计划。我们提出动态算法执行的是只允许一个拍卖师(集中分配)或允许不同的拍卖(层次分配)。gydF4y2Ba
本节的主要目的是给发达的详细描述的方法跟踪多个对象,将被纳入拟议中的流动监测框架。gydF4y2Ba
提出流动监测框架需要知道当前目标的位置以及他们未来的职位,为了能够确定传感器分配和状态。在这种背景下,整体的跟踪问题可以概括如下。gydF4y2Ba
检测每一个目标在一个给定的场景。gydF4y2Ba
识别和分类对象障碍或感兴趣的对象。gydF4y2Ba
找到目标的重心在现场使用混合减去gydF4y2Ba
跟踪目标的重心在现场使用扩展Kohonen地图。gydF4y2Ba
跟踪出口目标最合适的跟踪器使用提示/切换以市场为基础的方法。gydF4y2Ba
理想情况下,传感器的团队成员能够被动探测附近的传感器和目标确定当前位置。许多机器视觉算法开发了这种类型的位置计算。虽然视觉系统很好解决,他们不提供准确的距离信息gydF4y2Ba
为了使我们的方法依赖于目标的分布,而不是目标的密度(gydF4y2Ba
聚类后检测到目标跟踪传感范围内。检测到目标的重心达到采用感官输入向量的表示:gydF4y2Ba
监督扩展Kohonen地图学习。gydF4y2Ba
如图所示,假设我们已经训练一个11的例子gydF4y2Ba
无监督11月已选择初始神经元的权重的问题。选择初始权重影响的准确性和速度的映射空间感觉数据的空间运动命令跟踪的目的。因此,在本文中,我们提出使用监督11参数(扇入和扇出)作为初始参数的无监督11月为了增加无监督地图的精度和收敛速度。因此,使用无监督11月得到的功能从感官数据空间映射到空间运动命令跟踪的目的。gydF4y2Ba
本文使用的移动传感器是假定为配备高带宽通信和一系列传感器和致动器,这使传感器能够实现合作行为在组织级别。提示/切换以市场为基础的方法就像在gydF4y2Ba
帮助提示:移动传感器,需要帮助(目标)检测到一个退出广播电话帮助队友。一个传感器可以根据数量的问题多个帮助调用目标丢失。每个帮助调用包括丢失目标的位置。gydF4y2Ba
报价提交:每个传感器接收帮助调用之后,他们把他们的投标拍卖人(传感器发出调用)的帮助。报价包括投标人到目标的距离。gydF4y2Ba
拍卖结束:拍卖人处理报价,决定获胜者,通知投标人,这表明谁是赢家。gydF4y2Ba
任务切换:获胜者将继续由定向本身面对的目标并将其最高速度将其感应范围内的目标。gydF4y2Ba
拍卖师的存在并不意味着该系统是完全集中。系统仍然是分布式和拍卖商的功能仅仅是开始跟踪的作用。一旦开始,跟踪器将完成自己的任务,没有任何对拍卖人的依赖。此外,不存在单点故障,因为拍卖系统的变化(即根据传感器,请求帮助。,请求帮助的传感器将拍卖人)。提示/切换的过程以市场为基础的算法如图gydF4y2Ba
提示/切换以市场为基础的算法。gydF4y2Ba
团队的协同跟踪能力的移动传感器,每个装有扩展Kohonen地图,利用最大化的覆盖多个移动目标。主要目标是开发一个节能合作跟踪策略。为了实现这一目标,最低数量的移动传感器是用来跟踪移动目标的环境。gydF4y2Ba
如前所述,应该考虑两个主要阶段为了完成监测任务:任务分配和目标检测和目标跟踪。在本节中,这些阶段的模拟和结果详细介绍。gydF4y2Ba
为了评估建议的方法,我们认为一个区域监测应用程序,目标是监控一些地区在公共场所与一组移动传感器,每个配备一个视觉系统,传感器和激光测距仪。解决这个应用程序中,假设每个区域,一组监测点(视角)被选中的移动传感器可以查看的内部区域。架构下研究达到监测任务而记住的最小化总行驶距离的整个团队。投标时传感器经常使用SSP算法,当交易或任务完成后重新安排日程。gydF4y2Ba
本节描述了一个监视一个室内场景模拟和结果。一个例子是使用一组移动传感器来调查一个室内环境,如购物中心或机场。为此,提出的算法和模拟应用于滑铁卢机场在滑铁卢,加拿大。滑铁卢机场包括六个主要地区,所以该系统的目的是跟踪目标在这些领域中,如人,为了确保机场。为了实现这个目标,机场地区(感兴趣的领域(aoi))应该首先被分配到可用的移动传感器。每个移动传感器将扫描分配区域,如果有的话,寻找目标跟踪。并不是所有的传感器区域扫描。换句话说,该任务分配方法可以分配多个区域移动传感器为了减少旅行费用。感兴趣的领域在这个场景中数量是固定的(六个地区),本节提出了模拟假设固定数量的地区与不同数量的移动传感器实现监测任务所需。gydF4y2Ba
平均成本计算通过计算执行任务的成本使用50分任务,然后取平均值。的平均成本,导致数据gydF4y2Ba
平均成本的比较集中的分配机制。gydF4y2Ba
平均成本的比较等级分配机制。gydF4y2Ba
平均等级任务树算法比集中式任务树算法除了其良好特性依赖于不同的拍卖相比,一个拍卖师集中式算法。这是因为分层拍卖允许更多的拍卖轮发生所以移动传感器可能会发现自己在职位赢得更多任务比原来的位置如果发现有利于整个系统。因此,分层拍卖增加的可能性比集中式拍卖改善系统性能。gydF4y2Ba
为了评估提出了任务分配算法的可扩展性,是室外场景。这个场景的一个示例是一个战场,需要知道敌人在哪里。为了解决这个问题,移动传感器团队将战场划分为各个领域。选择一组监测点移动的传感器可以查看每个区域的内部。为了简化这个场景中,一个室外场景的一个示例是使用六种不同的运行情况如表所示gydF4y2Ba
测试用例。gydF4y2Ba
| 情况下gydF4y2Ba | 许多领域gydF4y2Ba | 移动传感器gydF4y2Ba |
|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 7gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 6gydF4y2Ba | 6gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 7gydF4y2Ba |
拟议中的固定和动态树分配算法相比,更高层次allocate-then-decompose [gydF4y2Ba
平均成本的比较集中分配机制对户外环境。gydF4y2Ba
平均成本的比较等级分配机制对户外环境。gydF4y2Ba
正如上面提到的,个体目标的目标跟踪算法是解耦合作跟踪算法的多声道系统。所以,单目标跟踪系统的仿真结果,为基础的合作目标系统,首先介绍了。目标跟踪算法设计取决于目标,传感器,和环境。两种类型的追踪器的仿真结果presented-supervised和无监督扩展Kohonen地图。跟踪性能是根据跟踪精度和收敛速度。同时,合作多目标跟踪系统的仿真结果。gydF4y2Ba
当跟踪使用监督学习11月,11月培训发展模式,即从电动机的空间转换命令的空间视觉感知。现在经过训练的网络中使用落后的模式计算逆函数,,将视觉感知转换成一个电动机命令。任务是指导目标位置的移动传感器放置在任意角度gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
使用监督学习11单目标跟踪。gydF4y2Ba
在这种情况下,使用相同的结构扩展Kohonen地图,但不知道正确的参数(即。扇入和扇出重量)。随机参数可以认为最初,将改变在无监督学习。选择初始参数是非常具有挑战性的,因为它会影响收敛速度和跟踪算法的准确性。本文的参数扩展Kohonen地图最初选择的监督学习阶段(上面提到的)。之后,一个单一的目标跟踪算法来调整这些参数,而移动传感器正试图追踪目标(在线培训)。在每一个训练周期,获胜神经元的权重及其邻国更接近感官数据修改(角度和距离跟踪器)。的输入权值扩展Kohonen地图更新的实际位移跟踪器和输出权重也更新。因此,将会有一个地图之间的实际位移跟踪器和电动机的命令。扩展Kohonen自组织映射聚合后,神经元会稳定状态,这样输入权重代表位移旅行的跟踪和输出权重代表相应的运动命令,产生这些位移。对于任何获胜神经元gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
单目标跟踪出企业知识管理使用无监督学习。gydF4y2Ba
提出的多目标跟踪算法分析了各种配置。环境设计是一个6 m×9 m的矩形。传感器最初部署环境中基于任务分配算法,分配一组移动传感器的一组有利位置如上所述。传感器感应范围是1.5米。合作多目标算法性能是判断两个参数:平均覆盖率gydF4y2Ba
节能可以通过考虑数量的测量gydF4y2Ba
比较11月平均覆盖率不同gydF4y2Ba
比较11月平均节能不同gydF4y2Ba
如数据所示gydF4y2Ba
建议的方法的性能评估通过比较它与四个不同的方法有不同的观察政策:(1)本地方法(gydF4y2Ba
比较11月和其他方法。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
更有趣的是该方法的详细比较性能的改善B-CMOMMT当gydF4y2Ba
比较11月和CMOMMT平均覆盖率gydF4y2Ba
移动监测系统提出了以市场为基础的框架。拟议的框架利用市场经济的长处,使移动传感代理商共同执行复杂任务有效和可靠。任务分配和合作目标跟踪研究了使用该框架移动监测系统作为两个具有挑战性的问题。这些挑战是解决个人和团体。进行实验的结果表明,分层树的动态任务分配优于所有其他技术。此外,良好的覆盖性能和节能已经取得了在目标探测和跟踪。在未来,我们考虑延长该算法,约束和紧密的任务可以处理。约束的任务的一个例子是两个任务,无法独立完成相同的传感器显然要做的。紧任务不能进一步分解为单一传感器的任务。在这种情况下,子群的移动传感器可以决定他们的联合成本并提交共同投标等类型的任务。gydF4y2Ba