多智能體協同控制研究中光學動作捕捉與UWB定位技術比較

在完成多智能體協同控制的過程中，現階段主流使用的定位技術有光學動作捕捉（Optical Motion Capture）和UWB（Ultra Wide Band，超寬帶），這兩項技術各有各的特點。

人類在進行任何工作時，總是強調團隊合作，teamwork。随着控制科學、計算機科學等多學科的交叉發展與融合，在智能體控制領域，對于單個機器人，無人機，無人車的控制已經不能滿足現在領域的技術需求，進而和人類一樣，需要這些智能體完成多單元多元度的協同工作，那麼多智能體系統的協同控制與應用就成為控制、數學、通信、生物和人工智能等衆多領域的研究熱點問題之一。

在完成多智能體協同控制的過程中，現階段主流使用的定位技術有光學動作捕捉（Optical Motion Capture）和UWB（Ultra Wide Band，超寬帶）。這兩項技術各有各的特點。

擷取資料類型

光學動作捕捉在協同控制實驗中通過鏡頭獲得在智能體上marker标志點的位置資訊來計算出智能體的位置資訊和位姿資訊，通過SDK或是VRPN将資料傳輸給主機，通過主機計算和實際控制軟體通過無線信号給智能體，完成實時控制；而UWB技術是一種使用1GHz以上頻率帶寬的無線載波通信技術，并不能完全成為位置控制技術，隻是通過這種通信手段讓智能體攜帶信号發射裝置，通過這種方式間接的擷取智能體的位置。相比較來說，光學動作捕捉是可以同時提供智能體的位置資訊和姿态資訊的，而UWB技術則隻能單一地提供智能體的位置資訊。在需求日益多元和複雜的市場下，單純隻有位置移動的智能體已經不能滿足現在市場的需求了。現在需要的是，無人機不僅僅是飛直線，而是在空中能知道自己的姿态，随時調整，甚至要做翻滾，那麼在這個時候，UWB技術就不能滿足控制要求了。

捕捉精度與延遲

不單單是資料的支援方面，還有就是在室内搭建的UWB系統，整體的精度會由于在民用商用的情況下，大幅度降低，大約在厘米級别，并且傳輸範圍也隻有10m左右。而光學動作捕捉在室内的捕捉精度可以達到亞毫米級，并且整個捕捉範圍根據場地和鏡頭數量的設定是沒有上限的。

光學動作捕捉系統不僅僅可以提供高精度，低幹擾的資訊，也可以高度實時的将智能體的位置姿态資訊傳回主機，并且整體的回傳給智能體的資料資訊是低延時的，延遲可以低至幾毫秒。

硬體比較

從硬體上來對比，UWB需要在智能體上安裝發射電波的裝置，會增加協同控制過程中的複雜性和不可控性。而光學動作捕捉系統隻是在智能體上粘貼幾個很輕的特制marker标志點，不需要其他裝置，不會對智能體産生其他幹擾，既保證了能提供精确的位置姿态資訊，也能保證不幹擾協同控制過程，提供穩定可靠的活動空間。

典型案例

國内許多團隊現在也在進行多智能體協同控制的研究，現在北京理工大學夏元清教授團隊完成了天地協同控制的研究，團隊在多次對比不同的定位技術後，采用了NOKOV度量光學三維動作捕捉系統來作為最終研究的定位系統。在整個研究過程中，NOKOV度量光學三維動作捕捉系統很好的為研究提供了無人機無人車的空間位置姿态資訊，使得整個研究也順利進行。最後圓滿的完成了初步的研究，并得到了新華網的報道。

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