几何约束视角下异构群体队形光滑变换控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61300118
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0209.计算机图形学与虚拟现实
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Flock/crowd formation control technology can enhance cooperation and reliability, thus has many applications in computer animation, robots control, gaming and so on. Aiming to overcome the regularity, smoothness and stability problem of existing methods, an innovative theory for regulated heterogeneous flock formation control based on MPL(Morphing-Powerdiagram-Lloyd) geometry-constrained mechanism is proposed, which employs Morphing technique to generate a series of in-between constrained shapes to impose process control and ensure smoothness, introduces CCCPD(Centroidal Capacity Constrained Power Diagram) theory to calculate the heterogeneous and optimal distribution layout of agents, and presents Lloyd method of Power diagram, that is PD-Lloyd, to perform path planning and obstacle avoiding for agents by solving the variant domain problem caused by multi-constrain-shapes. At the same time, to handle the environment obstacle avoiding problem for the whole flock, a method named path-time domain based moving space modification is put forward in order to preserve certain formation as much as possible while getting round obstacles. Also, according to the autonomous control requirement of individuals in a real flock, an asynchronous and decentralized algorithm of MPL is presented, which can be used for swarm robot formation control and so on. The proposed scheme can generate high quality formation transformation results having characteristics of heterogeneity, smoothness, optimum, regularity, and stability.
群体队形控制可增强群体协作性和可靠性,应用于很多领域。为克服现有形状约束法存在的光滑性、条理性之不足,以及虚拟结构法刚性、控制复杂之限制,本申请提出一种基于MPL(Morphing-Powerdiagram-Lloyd)几何约束机理的受限异构群体队形控制方法:采用Morphing方法生成从源队形变换至目标队形的系列中间约束形状,进行过程控制以保证变换平滑性;引入基于质心的容量限制Power图理论,施加质心限制保证队形优化分布,施加容量限制以符合异构布局;提出Power图下的PD-Lloyd下降法进行群体覆盖路径规划,解决多约束形状导致的变空间域问题以稳定收敛于Power图分布,给出运动空间修正法进行全局环境障碍避免以在避障同时尽可能保持队形;针对群机器人系统自主控制特点,研究MPL方法的异步分散算法以进行分布控制。本方案能产生异构分布、过渡光滑、队形优化、过程整齐、路径条理的精细变换结果。

结项摘要

本课题聚焦于群体队形控制问题,引入几何约束机制,旨在生成高质量的群体队形控制结果。课题深入研究Power图的几何特性,利用容量限制来生成不同大小剖分,从而对群体分布异构性进行建模。针对容量限制Power图计算速度代价高的问题,研究相应的加速生成算法:一是提出了一种精确求解容量限制Power图算法,通过站点权值与容量之间的解析关系,快速求解权值增量,进而加快Power图的生成;二是提出一种常密度下的定点容量限制质心Power图生成算法,通过交替优化质心位置和容量限制,生成定点质心Power图。在此基础上,结合Morphing、Power图和Lloyd方法提出一种异构群体队形控制方法MPL,首先采用Morphing方法生成由初始队形到目标队形的一系列中间约束形状,保证队形变换平滑性;然后引入基于质心的容量限制Power图产生所需的异构分布;最后通过PD-Lloyd路径规划算法进行CCCPD上的覆盖路径规划,实现平滑且条理的变换结果。作为本课题的拓展,进一步将容量限制Power图应用到选址-分配问题,拓展其应用范围。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于Power图求解容量限制P-中值问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑利平;江婷;周乘龙;程亚军
  • 通讯作者:
    程亚军
GPU Tessellation全球地形可视化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国图象图形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尚林;郑利平;张迎凯;李琳
  • 通讯作者:
    李琳
人群仿真中角色纹理多样化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    图学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑利平;张娟;周乘龙;刘晓平
  • 通讯作者:
    刘晓平
面向Remeshing的混合材质布料仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机应用与软件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑利平;周乘龙;程亚军;陈星
  • 通讯作者:
    陈星
基于Kinect的实时动画角色驱动方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    合肥工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡夏;杨智为;刘晓平
  • 通讯作者:
    刘晓平

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其他文献

虚拟现实(VR)教育的问题与思考
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李书杰;郑利平;谢文军;贾伟;刘晓平
  • 通讯作者:
    刘晓平
基于关键姿态映射的运动重定向
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李琳;郑利平;王玉培;刘晓平
  • 通讯作者:
    刘晓平
异构群体队形光滑变换控制方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郑利平;程亚军;周乘龙;江婷;刘晓平
  • 通讯作者:
    刘晓平
GPU Tessellation全球地形可视化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国图象图形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李尚林;郑利平;张迎凯;李琳
  • 通讯作者:
    李琳
仿真系统可靠性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统仿真学报.18(Suppl.2).48-51, 2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑利平;刘晓平*
  • 通讯作者:
    刘晓平*

其他文献

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郑利平的其他基金

基于切平面受限Power图的快速重新网格化方法
  • 批准号:
    62372152
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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