论文研究-基于排斥信息素的多机器人协作研究.pdf

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提出了两种信息素应用的分类方法,一种是将信息素分为点信息素和线信息素,另一种是将信息素分为吸引信息素和排斥信息素。提出了三种排斥信息素应用的多机器人协作任务场合,并进行了仿真研究。仿真结果表明排斥信息素的应用是一种有效的多机器人协作方法。
202007,43(22) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 针对基地区附近是机器人空间冲突多发区域这一问题,文到降低,整体搜集效率得到提高 献4提出了利用开关信标进行机器人冲突消解的方法,但仅采 用开关信标每次只能允许一个机器人进入基地区。本文将该方4结束语 法进行扩展,引入虚拟排斥信息素方法,每个基地区都可以记 本文通过仿真实验说明多机器人系统可以模拟社会性生 录机器人进出基地区的动态信息。而机器人在返回一个基地区物的信息素遥信方式,减少冲突和重复性工作,提高系统的整 时首先查询这一区域虚拟排斥信息素的值。然后决定是否在该体效率。是一种很有发展前途的多机器人协作方法。 时刻返回这一基地区。在实际应用中可以采用文献6中所述 在本文研究的基础上,下一步拟将排斥信息素与吸引信息 RFID技术作为基地区的虚拟排斥信息素存储元件。 素相结合,继续研究多信息素( multiple pheromones)在多机器 按照文献[7所述的应用场景进行仿真,仿真环境如图6所人协作任务中的应用。(收稿日期:2007年4月) 示,图中空心小圆代表未搜集到目标物的机器人,实心小圆代 表搜集到目标物而正返回基地区的机器人。图中基地区为两参考文献: 个,分别在下方和右方的中间位置。小正方形代表不同重量的 [1] Marco D, Eric B, Guy T Ant algorithms and stigmergy [J]. Future 目标物。大的正方形、长方形、圆形和五边形为障碍物。图6(a) Generation Computer Systems, 2000, 16(8): 851-871 为采用排斥信息素和排队策略相结合的搜集任务仿真截图,图[2]张建华,赵东东,江贺,等.一种基于信息素的蚁群聚类算法卩计算 6(b)为仅采用普通排队策略的搜集任务仿真截图 机工程与应用,2006,42(20):157-163 由图6可见,采用虚拟排斥信息素可以使返回基地区的机[3]赵宝江,李士勇,金俊基于自适应路径选择和信息素更新的蚁群算 器人尽量选择遗留排斥信息素较少的基地区,即附近机器人数 法门计算机工程与应用,2007,43(3):12-15 量较少的基地区,使得在基地区附近机器人之间的碰撞几率得[4 Russet a. Ant trails-an example for robots to follow:EE International Conference on Robotics and Automation IEEE Press 1999:2698-2703 5]陈卫东,李振海,席裕庚分布式多自主机器人系统冲突及其消解策 略的实例研究[系统仿真学报,2002,14(10):1288-1292 [6 Mamei M, Zambonelli F Physical deployment of digital pheromones through RFID technology [C]/Proceedings of IEEE Swarm Intelli- gence SymposiumIEEE Press, 2005: 281-288 R T Stoy g s, et al. Whistlir (a)基于排斥信息素的搜集(b)基于普通排队策略的搜集 cooperative trail following in uncertain localization space[C]/proc 图6多机器人搜集任务仿真 4th Int Conf Autonomous Agents. 2000: 187-194 (上接11页) a(9):1338-1354 何的验证者都无法获知签名者的身份,而一般意义上,这样的2LeeB,KimH, Kim K Strong proxy signature and its application(C 安全要求是不必要的:指定的接收者也希望获知签名消息的来 The 2001 Symposium on Cryptography and Information Security 源。通过对不同用户分别应用陷门Hash涵数则可以避免这个 2001:603-608 问题。以两个指定接收者A和B为例,其相应的公钥私钥对为 [3 Sun H M Design of time-stamped proxy signatures with traceable (x1,y4)和(xg,yB),签名者O首先计算消息m的陷门Hash receivers [JIEE Proc-Computer Digital Techniques, 2000, 147 (6):462-466 值,选择s,,计算h=gy4yB,然后对h利用其私钥SK采用一4] Chen X, Zhang F, Kim Kid- based multi-proxy signature and 般的签名方法进行签名U=Ss(h),签名为(m,s,t,),则对于 blind multi-signature from bilinear pairings[eb/ol].(2004).htTp: // 任意m′,A和B都能利用自己的私钥生成合法的签名,从而杜 eprint.lacr. org/2004 绝了答名的传递性。但是,当指定用户太多时,这种方案具有答 5] Jakobsson M, Sako K, Impagliazzo R. Designted verifier proofs and 名过长的问题 their applications CV/LNCS 1070: Advances in Cryptology-Euro- crypt96. Berlin: Springer-Verlag, 1996: 143-154 [6 Kim H, Baek J, Lee B, et al. Secret computation with secrets for 结束语 mobile agent using one-time proxy signature[ Cy/Symp on Cryptog 本文首先介绍了代理签名和指定接收者的代理签名,然后 raphy and Information Security (SCIS),January 2001 在 Mehta和 L Harn的一次代理签名的基础上,通过修改陷门[7] Krawczyk H, Rabin T Chameleon signature [C]/Proc SyImp onl Nel Hash函数,给出了指定接收者的一次代理签名方案。一次代理 work and Distributed Systems Security(NDSS00), Internet Society 签名除了满足一般代理签名所要求的不可伪造性、可验证性、可 February2000:143-154 识别性等基本性质外,还可以有效地限制代理签名者的签名效11 Mehta m,arnl. Efficient one-time proxy signature [JIEE Pro 力。该方案可以将密钥生成算法和代理委托算法放在 offline阶 ceedings Communications, 2005, 152(2): 129-134 段,从而 online阶段的运算量大大降低,使得方案效率非常高。9 ShamirA, Tauman A. Improved online/offline signature schemes[Cy 而如何设计高效的多指定接受者的签名和代理签名是下一步 Proc 21st Annual Int Cryptology Conf on Advances in Cryptology 2001:355-367 研究的主要内容。(收稿日期:2007年4月) [10 Laguillaumie F, Vergnaud D Multi-designated verifiers signatures [C/LNCS 3269: International Conference on Information and 参考文献: Communications Security-ICICS 2004, 2004: 495-507 [1] Mambo M, Usuda K, Okamoto E Proxy signatures: delegation of the [11] Rivest R L, Shamir A, Tauman Y. How to leak a secret[C]/LNCS power to sign message[JIEICE Trans of Fundamentals, 1996,E79- 2248: Advances in Cryptology-Asia Crypt 2001, 2001: 552-565

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