RCRSS中救护智能体救援策略研究

论文总字数：25391字

摘 要

RoboCup救援仿真仿真系统(RoboCup Rescue Simulation System，RCRSS)是一个通过模拟真实灾难环境，用智能体（Agent）进行搜索并救援的多Agent系统。人们可以通过该系统模拟仿真各种灾难场景、谋求可能的应对举措来提高救援人员应对灾难的能力。这个系统的不断应用与发展，将为构建安全和谐的社会做出巨大贡献。而救护智能体作为其中不可或缺的一部分对整体救援的效果起着至关重要的作用。本课题利用工业工程(Industrial Engineering，IE)持续改进的思想，以运筹学、系统工程学等学科中的方法为理论基础，对救护Agent救援策略等问题进行了系统的分析、设计与优化，主要研究内容如下：

1. 在了解救护智能体现有行为决策方法的基础上，结合分布式和集中式救人策略以及救护Agent行为决策的基本架构，建立救护Agent的行为决策模型。
2. 在利用粒子滤波算法来预测重要参数(伤员HP、死亡周期等)和采用人工免疫协作方式处理救护智能体间的协作的基础上，运用基于贪婪算法的MUMI（More Urgent， More Important）救护智能体的行为决策，完成任务的分配。

本课题就救护Agent救援策略的整体架构、模型的建立、任务分配做了深入的研究，取得了一定的成果。最后进行了仿真，测试结果验证了该方法的可行性。

关键词：RoboCup Rescue；救护智能体；协调协作；任务分配

Research on the Ambulance Agents’ rescue strategy in RCRSS

By Fan You-yun

Supervised by Xu Ying-qiu

Tan Ying-zi

Abstract

RoboCup Rescue Simulation System is a Multi-Agent System（MAS）which simulates real disaster environment and uses intelligent body (Agent) to search and rescue. People can improve the ability of rescue workers to cope with disaster by simulating various disaster scenarios and seeking possible responses through the system. The continuous application and development of this system will make great contributions to the construction of a harmonious society. The Ambulance Agent as an integral part of the overall rescue effect plays a vital role. This paper analysis, designs, and optimizes the Ambulance Agents’ rescue strategies by the help of the methods in different subjects such as：Industrial Engineering（IE）,Operations research, Systems engineering. The main research contents are as follows:

1. Combined with the distributed and centralized rescue strategy and the basic framework of Agent behavior decision making, the behavior decision model of Agent was established.
2. The Particle Filtering Algorithm is used to predict important parameters (HP of the wounded, death cycle, etc.) and the Artificial Immune System（AIS） is used to deal with the cooperation between Ambulance Agents .On this basis, use the method of MUMI(more urgent more important) based on greedy algorithm to complete the task distribution.

In this paper, the overall framework of the rescue strategy, the establishment of the model and the task allocation of the Ambulance Agent are intensively studied. Finally, the simulation is carried out, and the test results verify the feasibility of the method.

Key words: RoboCup Rescue; Ambulance Agent; coordination; Task Allocation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 救护智能体研究现状 1

1.2.1 现有方法 1

1.2.2 国内外各队伍所采用的方法 2

1.3 本课题的主要研究内容 3

第二章 RoboCup Rescue智能体仿真环境介绍 4

2.1 智能体与多智能体系统 4

2.2 RoboCup Rescue智能体仿真系统 4

2.2.1 RoboCup Rescue智能体仿真系统的组成 4

2.2.2 智能体的组成 5

2.2.3 救护智能体 5

2.3 本章小结 7

第三章 救护智能体行为决策 8

3.1 救护智能体行为决策总体框架 8

3.2 救护智能体行为决策模型建立 10

3.3 本章小结 11

第四章 救护智能体的任务分配 12

4.1 RoboCup Rescue中的不确定信息 12

4.1.1 RoboCup Rescue中的不确定信息及影响 12

4.1.2 基于粒子滤波算法的生命值预测 12

4.2 救护智能体的协调协作 14

4.3 救护智能体的任务分配 16

4.4 实验结果及分析 19

4.5 本章小结 21

第五章 总结与展望 22

5.1 全文总结 22

5.2 研究展望 22

致谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

• 1. 引言

近年来灾难的频发时刻威胁着人们的安全和社会的稳定，虽然人们的灾难意识在不断提高，但在各种处理灾难事故的方法还不够完善，不得当和不及时的救援方式导致了一些不必要的死亡。因此2001年RoboCupRescue^[1][2][3]成为了RoboCup机器人世界杯竞赛中的一项比赛，目前赛事包括仿真组比赛和实物机器人组比赛。

大部分灾难无法被预料并且很难控制，这就要求在灾难发生时要迅速做出反应，把损失降到最低。一般灾难的搜救是由经过专业训练的救援人员如：消防人员、救护人员等来完成的。但由于人类身体的局限及灾难环境的不可预料性，救援人员往往会遇到很多很难解决的突发事件，从而降低救援效果。而要模拟出真实的灾难场景将花费很大的人力物力，因此救援仿真系统给人们提供了一个很好的平台，通过用计算机模拟仿真各种灾难场景、谋求可能的应对举措来提高我们应对灾难的能力。这个系统的不断应用与发展，将为构建安全和谐的社会做出巨大贡献。而救护Agent作为该系统中不可或缺的一种智能体有着至关重要的作用。

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