进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法和系统

本发明涉及隐私保护，尤其涉及一种进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法和系统。

背景技术：

1、随着机器人在工业生产、服务领域以及日常生活中的广泛应用，机器人编队控制成为了一个备受关注的研究方向。在机器人编队控制中，多个机器人通过协同工作实现共同的任务，例如搜索救援、环境监测、协同运输等。然而，随着机器人编队控制技术的发展，隐私保护问题逐渐凸显出来，尤其机器人编队中各个机器人的初始位置信息经常需要加以保护，因此，亟需一种进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法和系统，用以实现进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法，包括：

3、s1、设置机器人编队控制的控制模型和控制目标；

4、s2、各个机器人i根据自己的隐私需求将初始位置信息xi(0)分解为两个子信息和并在k时刻将两个子信息更新为和

5、s3、机器人i将子信息广播给邻居机器人j；

6、s4、机器人i从邻居机器人j接收邻居机器人j的子信息再接收设计的外部输入和进而在k+1时刻更新它的两个子信息和

7、s5、机器人i根据它的两个子信息和更新它的位置信息xi(k+1)；

8、s6、在经过一定时间的迭代后，各个机器人i的位置达到所述控制目标。

9、可选地，设置所述机器人编队控制的控制模型为：

10、

11、其中i,j表示各个机器人的编号，xi(k)表示机器人i在k时刻的位置，xj(k)表示机器人j在k时刻的位置，xi(k+1)表示机器人i在k+1时刻的位置，aii(k)表示机器人i自身的权重值，aij(k)表示机器人i和机器人j之间传递信息的权重值，表示机器人i的相邻机器人中能够向i传递信息的机器人的集合，假设任意机器人i和其它机器人j之间至少有一条通信链路；

12、设置所述机器人编队控制的控制目标为：

13、

14、其中，xi(0)表示机器人i的初始位置信息，n表示机器人的总个数，公式(2)表示在经过一定时间的迭代后，各个机器人的位置会达到一致，具体位置为所有机器人初始位置的平均值。

15、可选地，所述s2，具体包括：

16、各个机器人i根据自己的隐私需求将初始位置信息xi(0)分解为两个子信息和其中ωi∈(0,1)表示隐私需求参数，机器人i基于自己的隐私需求确定ωi的值，将初始位置信息分解后，两个子信息分别按照如下公式进行更新：

17、

18、其中表示机器人i子信息α的权重值，表示机器人i子信息β的权重值，表示机器人i和机器人j之间的权重值，aαβ,i(k-1)和aβα,i(k-1)表示子信息α和子信息β之间的权重值。

19、可选地，所述s4中的外部输入和由两个新的辅助向量获得，所述两个新的辅助向量表示为：

20、si(k)＝[si,1(k),si,2(k),…,si,2n(k)]t∈r2n，sn+i(k)＝[sn+i,1(k),sn+i,2(k),…,sn+i,2n(k)]t∈r2n；

21、其中辅助向量初始值si,i(0)＝1,sn+i,n+i(0)＝1,i＝1,2,…,n，辅助向量的其他初始值为0，选择与方程(3)相同的更新规则对这两个辅助向量进行如下更新：

22、

23、再为每个机器人i设计两个外部输入和目的是使各个机器人更好地趋同到同一位置，其具体取值为：

24、

25、其中，表示外部输入函数，l＝α,β。

26、可选地，所述s4中在k+1时刻更新它的两个子信息和如下：

27、

28、可选地，所述s5，具体包括：

29、机器人i更新其位置信息xi(k+1)如下：

30、

31、可选地，所述方法具有隐私性：

32、假设机器人j希望得到邻居机器人i和机器人m的初始位置信息xi(0)和xm(0)，假设机器人i希望保护它的初始位置信息不被获取，而机器人m更想共享它的初始位置信息，机器人i和m根据和分别确定自身和的值，其中ωi,ωm∈(0,1)：

33、因为机器人i想要保护自己的位置信息，所以它选择的ωi的值会相对较小，而机器人m想要共享自己的位置信息，选择的ωm的值会比较大，则机器人j只能获取机器人i的一小部分位置信息，信息可用性很低，满足机器人i保护位置信息的需求；而机器人j能获取机器人m的大部分位置信息，信息可用性较高，满足机器人m共享位置信息的需求；

34、当扩展到n个机器人时，每个机器人根据自身的隐私需求从(0,1)中选取隐私预算参数ωi，满足不同机器人的不同隐私需求。

35、可选地，对于想要获取机器人的初始位置信息的外部恶意窃听者：

36、在任一时刻，各个机器人之间都是只使用子信息α来进行信息交互，所以在初始时刻，外部恶意窃听者只能窃取到这个信息，不能直接获取到xi(0)；

37、在经过一定时间的迭代后，外部恶意窃听者可以将全部获取到的信息汇总起来推断机器人的初始位置信息，通过调整机器人之间信息交互的权重值来满足当机器人初始位置改变时，外部恶意窃听者汇总到的信息总和不变，因此外部恶意窃听者无法根据窃听到的信息来推断机器人的初始位置信息，机器人的初始位置信息得到了保护。

38、可选地，所述方法具有收敛性：

39、在经过一定时间的迭代后，各个机器人i的位置会达到一致，具体位置为所有机器人初始位置的平均值：

40、

41、另一方面，提供了一种进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制系统，包括：

42、设置模块，用于设置机器人编队控制的控制模型和控制目标；

43、第一处理模块，用于各个机器人i根据自己的隐私需求将初始位置信息xi(0)分解为两个子信息和并在k时刻将两个子信息更新为和

44、广播模块，用于机器人i将子信息广播给邻居机器人j；

45、第二处理模块，用于机器人i从邻居机器人j接收邻居机器人j的子信息再接收设计的外部输入和进而在k+1时刻更新它的两个子信息和

46、更新模块，用于机器人i根据它的两个子信息和更新它的位置信息xi(k+1)；

47、迭代模块，用于在经过一定时间的迭代后，各个机器人i的位置达到所述控制目标。

48、另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法。

49、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制方法。

50、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

51、本发明能实现进行了初始位置隐私保护的机器人编队控制，同时考虑了机器人的控制精度和初始位置隐私，并且考虑的机器人之间的信息交互是有向的，而不是简单的无向交互，还考虑了不同的机器人可能有不同的隐私需求，例如，有的机器人需要分享自己的初始位置信息来和别的机器人完成合作，而有的机器人可能更想保护自己的初始位置信息不被获取，另外还保护了机器人的初始位置信息不被外部恶意窃听者窃取到。