Применение кластерного анализа с элементами нечеткой логики для оценки окружающей обстановки группы робототехнических средств

Abstract

Возникновение чрезвычайных ситуаций, которые угрожают жизни и здоровью людей, резко повышает требования к полноте и точности представления информации о текущей ситуации. Современные робототехнические средства оснащены датчиками, работающими на различных физических принципах. Это приводит к росту входной информации, поступающей в управляющую систему. С учетом ограниченной производительности бортовой вычислительной системы, а также высокой априорной неопределенности наземной обстановки робототехнические средства не могут быть эффективно использованы без объединения получаемой информации от группы робототехнических средств и создания единой картины наземной обстановки. Решить задачу отождествления вектор-признаков, относящихся к одному объекту, а также оценить эффективность полученных решений можно по известным формулам теории проверки статистических гипотез и теории вероятностей только при нормальном законе распределения с известными математическим ожиданием вектор-признака и корреляционной матрицей. Однако перечисленные условия на практике, как правило, не выполняются. Предложен новый метод решения задачи отождествления вектор-признаков, не опирающийся на статистический подход, и, следовательно, не требующий знание вида закона распределения и значений его параметров. Предлагаемый метод основан на идее сочетания кластерного анализа и нечеткой логики и отличается сравнительной простой по отношению к базовым методам многомерной непараметрической статистики. Обсуждаются математические аспекты метода нечеткой кластеризации и возможное упрощение алгоритма нечеткого отождествления при временных ограничениях. Установлено, что применение нечеткой кластеризации объектов в сложной наземной обстановке позволяет уменьшить количество ложных распознаваний объектов по сравнению с существующим статистическим подходом, ориентированным на использование нормального закона распределения. Показано преимущество предлагаемого метода отождествления вектор-признаков объектов, даны сравнительные значения по количеству ложных распознаваний. Даны рекомендации построения правил нечеткого вывода при создании базы знаний экспертной системы.

Keywords

• нечеткая логика
• признак
• отождествление целей
• робототехническое средство