基于图形势能场的群体构型填充控制方法

针对群体构型集中式控制中存在的计算量大、鲁棒性差等问题,提出了基于图形势能场的群体构型填充控制方法。该方法基于群体智能的基本思想,通过个体的简单规则组合完成群体复杂的行为活动。首先利用距离图像(Distance Transform,DT)构建形状势能场,将形状势能场和个体势能场叠加以指导群体中大量个体进行分布式运动,使群体快速收敛并大致均匀分布在预定形状中。然后利用期望最大值法(Expection Maximum,EM)进行迭代寻优,得到一个更好的填充效果。相较于传统群体构型的集中式控制,该方法具有分布式、计算量小、收敛快速和鲁棒性强的特点。解决了现实情况下群体控制易受通信速率、计算能力、个体损失等限制的难题,同时解决了群体控制过程中个体之间避撞规划复杂的问题。仿真结果表明,所提方法在凸型、非凸型和线条型等形状的群体构型填充控制方面具有良好的应用效果。