使用成对机器人分散化搜索多个未知瞬时射电源

工程(英文) ›› 2015, Vol. 1 ›› Issue (1) : 58-65.

PDF(1690 KB)
PDF(1690 KB)
工程(英文) ›› 2015, Vol. 1 ›› Issue (1) : 58-65. DOI: 10.15302/J-ENG-2015010
研究论文
Research

使用成对机器人分散化搜索多个未知瞬时射电源

作者信息 +

Decentralized Searching of Multiple Unknown and Transient Radio Sources with Paired Robots

Author information +
History +

Abstract

In this paper, we develop a decentralized algorithm to coordinate a group of mobile robots to search for unknown and transient radio sources. In addition to limited mobility and ranges of communication and sensing, the robot team has to deal with challenges from signal source anonymity, short transmission duration, and variable transmission power. We propose a two-step approach: First, we decentralize belief functions that robots use to track source locations using checkpoint-based synchronization, and second, we propose a decentralized planning strategy to coordinate robots to ensure the existence of checkpoints. We analyze memory usage, data amount in communication, and searching time for the proposed algorithm. We have implemented the proposed algorithm and compared it with two heuristics. The experimental results show that our algorithm successfully trades a modest amount of memory for the fastest searching time among the three methods.

Keywords

wireless localization / networked robots / transient targets

引用本文

导出引用
. . Engineering. 2015, 1(1): 58-65 https://doi.org/10.15302/J-ENG-2015010

参考文献

[1]
G. Mao, B. Fidan, B. Anderson. Wireless sensor network localization techniques. Comput. Netw., 2007, 51(10): 2529–2553
[2]
E. D. Nerurkar, S. I. Roumeliotis, A. Martinelli. Distributed maximum a posteriori estimation for multi-robot cooperative localization. In: ICRA’09. IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2009: 1402–1409
[3]
D. Koutsonikolas, S. Das, Y. Hu. Path planning of mobile landmarks for localization in wireless sensor networks. Comput. Commun., 2007, 30(13): 2577–2592
[4]
T. Sit, Z. Liu, M. Jr Ang, W. Seah. Multi-robot mobility enhanced hop-count based localization in ad hoc networks. Robot. Auton. Syst., 2007, 55(3): 244–252 
[5]
B. C. Liu, K. H. Lin, J. C. Wu. Analysis of hyperbolic and circular positioning algorithms using stationary signal-strength-difference measurements in wireless communications. IEEE Trans. Vehicular Technology, 2006, 55(2): 499–509
[6]
Y. Sun, J. Xiao, F. Cabrera-Mora. Robot localization and energy-efficient wireless communications by multiple antennas. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. St. Louis: IEEE, 2009: 377–381 
[7]
M. Kim, N. Y. Chong. Direction sensing RFID reader for mobile robot navigation. IEEE Trans. Autom. Sci. Eng., 2009, 6(1): 44–54 
[8]
F. H. Durrant-Whyte. Data fusion in sensor networks. In: IEEE International Conference on Video and Signal Based Surveillance, 2006: 39
[9]
K. Y. K. Leung, T. D. Barfoot, H. Liu. Decentralized localization of sparsely-communicating robot networks: A centralized-equivalent approach. IEEE Trans. on Robot., 2010, 26(1): 62–77
[10]
E. D. Nerurkar, S. I. Roumeliotis. Asynchronous multi-centralized cooperative localization. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2010: 4352–4359
[11]
G. A. S. Pereira, A. K. Das, V. Kumar, M. F. M. Campos. Decentralized motion planning for multiple robots subject to sensing and communication constraints. In: Proceedings of the Second MultiRobot Systems Workshop. Kluwer Academic Press, 2003: 267–278
[12]
D. Bhadauria, O. Tekdas, V. Isler. Robotic data mules for collecting data over sparse sensor fields. J. Field Robot., 2011, 28(3): 388–404
[13]
S. Martinez, F. Bullo, J. Cortes, E. Fazzoli. On synchronous robotic networks part I: Models, tasks, and complexity. IEEE Trans. Automatic Control, 2007, 52(12): 2199–2213
[14]
S. Martinez, F. Bullo, J. Cortes, E. Fazzoli. On synchronous robotic networks part II: Time complexity of rendezvous and deployment algorithms. IEEE Trans. Automatic Control, 2007, 52(12): 2214–2226
[15]
D. Song, C. Kim, J. Yi. Stochastic modeling of the expected time to search for an intermittent signal source under a limited sensing range. In: Robotics: Science and Systems (RSS) Conference, Zaragoza, 2010
[16]
D. Song, C. Kim, J. Yi. On the time to search for an intermittent signal source under a limited sensing range. IEEE Trans. Robot., 2011, 27(2): 313–323 
[17]
D. Song, C. Kim, J. Yi. Monte Carlo simultaneous localization of multiple unknown transient radio sources using a mobile robot with a directional antenna. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation. Kobe, 2009: 3154–3159
[18]
D. Song, C. Kim, J. Yi. Simultaneous localization of multiple unknown and transient radio sources using a mobile robot. IEEE Trans. Robot., 2012, 28(3): 668–680
[19]
C. Kim, D. Song, Y. Xu, J. Yi. Localization of multiple unknown transient radio sources using multiple paired mobile robots with limited sensing ranges. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Shanghai, 2011
[20]
C. Kim, D. Song, Y. Xu, J. Yi, X. Wu. Cooperative search of multiple unknown transient radio sources using multiple paired mobile robots. IEEE Trans. Robot., 2014, 30(5): 1161–1173
[21]
C. Kim, D. Song, J. Yi. Decentralized searching of multiple unknown and transient radio sources. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). Karlsruhe, 2013
[22]
S. M. Ross. Introduction to Probability Models. 9th ed. Academic Press, 2007

Acknowledgements

We would like to thank M. Hielsberg, J. Lee, C. Chou, H. Cheng, X. Wang, M. Treat, R. Liu and B. Chen for their inputs on this work and contributions to the Networked Robots Lab at Texas A&M University.
This work was supported in part by the National Science Foundation (IIS1318638 and IIS1426752), and by the Shenzhen Science and Technology Project (ZDS Y20120617113312191).
Compliance with ethics guidelines
Chang-Young Kim, Dezhen Song, Jingang Yi, and Xinyu Wu declare that they have no conflict of interest or financial conflicts to disclose.
基金
This work was supported in part by the National Science Foundation (IIS1318638 and IIS1426752), and by the Shenzhen Science and Technology Project (ZDS Y20120617113312191).()
PDF(1690 KB)

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/