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申请/专利权人：南京工程学院

摘要：本发明公开了一种基于熵权法和超声波传感器的轮式车无线通信自寻回方法，在轮式车作业时，轮式车遥控端不断向受控端发送标记指令，当受控端接收到信号指令时，按指令移动，并将路径存储入记忆数组，当受控端未接收到指令，则启动自寻回模式；轮式车原地转三圈同时遥控端发送标记信号，得到代表未屏蔽范围的初始标记数组，即初始矩阵；对初始矩阵进行两次滤波处理，得到标记行向量；对标记行向量截取出初始列向量，并重组为未屏蔽范围矩阵；熵权法评估未屏蔽范围矩阵得出的未屏蔽范围，得到最佳行驶角度；若角度值错误，则启动记忆路径模式，按记忆数组并结合超声波避障，寻回未屏蔽范围，否则直接返回未屏蔽范围。本发明方法具有一定鲁棒性，且通过仿真测验及模拟测验，可将因通信阻断而失控的概率有效降低78％。

主权项：1.一种基于熵权法和超声波传感器的轮式车无线通信自寻回方法，其特征在于，包括：步骤1、在轮式车作业时，轮式车遥控端不断向受控端发送标记指令，当受控端接收到信号指令时，按指令移动，并将路径存储入记忆数组B0，当受控端未接收到指令，则启动自寻回模式；步骤2、轮式车原地转三圈同时遥控端发送标记信号，得到代表未屏蔽范围的初始标记数组，即初始矩阵C0；步骤3、对初始矩阵C0进行两次滤波处理，得到标记行向量C2；步骤4、对标记行向量C2截取出初始列向量，并重组为未屏蔽范围矩阵Z0；步骤5、熵权法评估未屏蔽范围矩阵Z0得出的未屏蔽范围，得到最佳行驶角度；步骤6、若角度值错误，则启动记忆路径模式，按记忆数组并结合超声波避障，寻回未屏蔽范围；步骤2包含如下子步骤：步骤2.1、自寻回模式开启后计时器开始计时180s，在此时间范围内，控制车体在此时间范围内匀速自转三周，同时遥控端以间隔50ms不间断向受控端发送标记信号，直到计时结束；在受控端主控板串口通信程序中，每进入一次中断，即会得到一个未屏蔽标记1，若未收到标记信号，则得到一个屏蔽标记0，即每个标记信号的时长比例为标记信号角度的精度为0.3；步骤2.2、将受控端接受到的标记信号整理为初始矩阵C0： C0为一个3*1200矩阵，x1，x2......x1199，x1200代表第一圈采集的第1-1200个信号，x′1，x′2......x′1199，x′1200代表第二圈采集的第1-1200个信号，x″1，x″2......x″1199，x″1200代表第三圈采集的第1-1200个信号；步骤3包含如下子步骤：步骤3.1、对初始矩阵C0中的3个行向量经过点与运算后返回一个行向量C1：C1＝[x1，x2......x1199，x1200]步骤3.2、将行向量C1中标记为0的元素的前五个及后五个元素均化为0，且若x1＝0则x2～x6、x1196～x1200均等于0；返回降噪处理后得到的标记行向量C2；步骤4包括：步骤4.1、对标记行向量C2中连续为1的元素下标按顺序进行截取，得到初始列向量；步骤4.2、对初始列向量进行模糊处理，若两个相邻列向量代表的未屏蔽范围之间的屏蔽范围小于4.5°，则合并该两个相邻列向量；步骤4.3、截取列向量：滤去容量小于70的列向量，得到n′个列向量；步骤4.4、将步骤4.3中截取的n′个列向量重组为未屏蔽范围矩阵Z0，得到角度中心值a，距初始角度偏差值d、范围c、及未屏蔽率p，并与步骤4.3中截取的n′个列向量的首元素、末元素组成n′个5×1列向量；步骤4.1中对于标记行向量C2中连续为1的元素下标的截取时：若1与1200包含于第一个列向量与最末列向量，则两列向量合并，所包含1200的向量的首元素为起始端；最终得到n个列向量，即得到n个未屏蔽段A1、A2......An；将n个未屏蔽段表示在平面极坐标中，列向量中每个元素代表一个角度值，刻度为0.3°，且A1与An相邻；步骤4.2中对初始列向量的模糊处理具体操作为：设两相邻列向量An-1T＝[a1a2......ax]、AnT＝[b1b2......bx]，当b1ax时，若|b1-ax|15，则两相邻列向量合并为：An-1T＝[a1a2......axb1b2......bx]；当n＝1时，An-1则代表最末列向量；步骤4.4中未屏蔽范围矩阵的重组，具体操作为：设列向量AnT＝[a1a2......ax]，其元素个数为N，首元素为a1末元素ax；当ax＞a1时，得 当ax＜a1时，得 返回列向量AnT＝[adcp]并合并所有列向量得到5×n′矩阵Z0，即未屏蔽范围矩阵； 其中，第一行元素为范围中心值，第二行元素为未屏蔽段最接近初始角度处，第三行元素为该未屏蔽段所代表的角度范围，第四行元素为该未屏蔽段未屏蔽率；步骤5包含如下子步骤：步骤5.1、基于角度偏差值，未屏蔽率，范围这三个指标对未屏蔽范围矩阵Z0中n′个列向量进行评估，得出原始评估矩阵；步骤5.2、数据标准化处理：根据原始评估矩阵，对指标数据进行标准化后得到下列数据标准化矩阵：Xi＝{x1，x2，x3}假设对各指标数标准化后的值为Y1，Y2......Y10，则 步骤5.3、求各指标的信息熵：其中，若pij＝0，则定义步骤5.4、确定各指标的权重：步骤5.5、根据指标权重，以及步骤5.1中对三项指标维度的评估，得出最终得分列向量，返回原始评估矩阵中评分最高的列向量所对应的未屏蔽范围，即为救援车最佳通信范围； 步骤5.6、从最佳通信范围中选取最佳行驶角度β； 其中，err＝d-a，步骤5.1中各项指标的评估标准如下：与初始角度偏差评估标准： 未屏蔽率评估标准为：x2j＝p范围评估标准为： 步骤6具体操作如下：在记忆返回模式启动后，将矩阵B0变换记忆路径数组B1，将记忆路径逆顺序执行，直到通信串口中断可稳定触发；其中， 同时，在车体的前段均匀分布两个超声波传感器，记为S1、S2，用于对前方的障碍物进行多角度检测；在车体两侧分别安装一个超声波传感器，记为S3、S4，用以检测车体两侧的障碍物；当轮式车来路出现障碍物，轮式车处于无法通信的情况时，设置一个两行矩阵A3；设置S1、S2、S3、S4的安全阈值分别为D1、D2、D3、D4；设S1、S2、S3、S4检测到的障碍物距离分别为d1、d2、d3、d4；若d1D1，则说明轮式车左侧有障碍物，轮式车将先向后退一段距离，再向右转一定角度向前行驶，重复上述过程直到d3D3，记录角度和路程信息于B3；根据B3得到新的矩阵B4；其中， 轮式车依据B4矩阵绕开障碍物回到原路；若d2＜D2，则说明轮式车右侧有障碍物，同理，从左侧绕开障碍物；若D1、D2同时小于安全阈值，则向左、向右转一定角度，比较两次d1+d2的值，选择d1+d2的值大的方向绕开障碍。

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