This paper proposes a method to navigate a mobile robot by estimating its state over a number of distributed sensor networks (DSNs) such that it can successively accomplish a sequence of tasks, i.e., its state enters each targeted set and stays inside no less than the desired time, under a resource-aware, time-efficient, and computation- and communication-constrained setting.We propose a new robot state estimation and navigation architecture, which integrates an event-triggered task-switching feedback controller for the robot and a two-time-scale distributed state estimator for each sensor. The architecture has three major advantages over existing approaches: First, in each task only one DSN is active for sensing and estimating the robot state, and for different tasks the robot can switch the active DSN by taking resource saving and system performance into account; Second, the robot only needs to communicate with one active sensor at each time to obtain its state information from the active DSN; Third, no online optimization is required. With the controller, the robot is able to accomplish a task by following a reference trajectory and switch to the next task when an event-triggered condition is fulfilled. With the estimator, each active sensor is able to estimate the robot state. Under proper conditions, we prove that the state estimation error and the trajectory tracking deviation are upper bounded by two time-varying sequences respectively, which play an essential role in the event-triggered condition. Furthermore, we find a sufficient condition for accomplishing a task and provide an upper bound of running time for the task. Numerical simulations of an indoor robot's localization and navigation are provided to validate the proposed architecture.


翻译:本文建议一种方法,通过估计移动机器人在若干分布式传感器网络(DSNs)上的状况来导航一个移动机器人,这样它就可以连续完成一系列任务,即:首先,它的状况进入每个目标集,在资源意识、时间效率以及计算和通信限制的环境下,不少于所期望的时间,进入每个目标集,并且不少于所期望的时间。第二,机器人只需要与一个活跃的传感器进行交流,以便从活跃的 DSN 获取其状态信息;第三,不需要进行在线优化。随着控制者,机器人能够完成一项任务,遵循一个参考轨迹,并转换到下一个任务,即每个任务都具有感测和估计机器人状态,对于不同的任务,每个任务中,只有一位DSNN值是活跃的,而对于不同的任务,机器人可以通过资源节约和系统性运行来改变活动状态。 机器人只需要与一个活跃的传感器进行通信, 运行一个必要的时间序列, 运行一个正常的机尾的机尾的机尾的机尾的机尾的机尾的机尾。

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