【摘要】：工業(yè)無線通信技術的發(fā)展,使得無線人機交互(Human-Machine Interaction,HMI)逐步在工業(yè)現(xiàn)場得以應用,并具有操作靈活、功能強、效率高等優(yōu)點。但在與機器設備進行交互前,工程師必須將目標設備從一個存有大量設備信息的列表中挑選出。這種選擇的方式增加了操作負擔,容易導致連接錯誤,浪費時間。在工業(yè)人機交互中,工程師通常需要面對目標設備進行狀態(tài)讀取和修改參數(shù)等操作,這使得工業(yè)無線人機交互具有視距(Line-of-Sight,LOS)內(nèi)通信的特點。這一特性使得接近感知(Proximity Estimation)算法適合用來簡化對目標設備的接入。然而,由于無線信號的不穩(wěn)定性,現(xiàn)有算法存在精度低、無法應對多設備連接等問題,因此難以直接在工業(yè)無線人機交互中得以應用。為了解決上述問題,本文研究了面向無線人機交互的多設備連接算法,其核心思想是利用無線設備的顯示模塊顯示不同的可視化標識,從而將設備選擇轉(zhuǎn)換為標識選擇,進而大幅減少設備連接的復雜度。具體而言,本文包含以下研究內(nèi)容:1、本文首先結(jié)合Android智能設備和藍牙無線技術設計了無線工業(yè)人機交互系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠完成工業(yè)人機交互的基本功能,同時機器無線節(jié)點設計有顯示模塊,用以顯示可視化標識,為設計多設備連接算法提供硬件支撐。2、基于無線人機交互系統(tǒng),本文搭建了工業(yè)人機交互網(wǎng)絡實驗平臺,并根據(jù)工業(yè)環(huán)境的設備部署特性,建立了網(wǎng)絡空間模型,進而給出視距范圍內(nèi)設備節(jié)點的嚴格定義,并基于接近感知算法設計了篩選視距范圍節(jié)點的方法。3、本文設計了基于可視化標識的多設備連接算法LightCon。LightCon算法具體包括:篩選節(jié)點、標識分配、標識發(fā)布、標識顯示、標識選擇等五個方面,能夠?qū)⒃O備選擇轉(zhuǎn)換為標識選擇,從而簡化了人工選擇設備的復雜度。4、針對可視化標識的有限性,本文設計了兩種標識分配算法(A-SA、B-SA),并通過理論和仿真分析,證明了B-SA算法能夠有效降低用戶選擇標識的次數(shù),進而減少了連接時間。5、本文將LightCon在工業(yè)人機交互網(wǎng)絡實驗平臺進行了實現(xiàn),并且將其與已有算法的性能進行比較,實驗結(jié)果證明LightCon算法能夠有效減少連接時間,更能滿足工業(yè)人機交互中多設備連接的需求。
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN92
【圖文】：

邐￥線可｜｜５輯工娜逡逑圖２－１無線工業(yè)人機交互系統(tǒng)逡逑本文所設計的無線工業(yè)人機交互系統(tǒng)如圖２－１所示，該系統(tǒng)主要由三個部分逡逑組成：移動節(jié)點、藍牙無線節(jié)點、工業(yè)ＰＬＣＸＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ邋Ｌｏｇｉｃ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＬＣ）。逡逑在系統(tǒng)中，移動節(jié)點相當于上位機，具有數(shù)據(jù)采集、信息顯示、數(shù)據(jù)輸入等功能，逡逑不斷采集設備數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)信息在圖形化界面中顯示出來，根據(jù)采集數(shù)逡逑據(jù)的計算結(jié)果或工程師的控制輸入生成控制指令，并最終發(fā)送給ＰＬＣ。藍牙無線逡逑節(jié)點相當于中轉(zhuǎn)機構(gòu)，具備與移動節(jié)點、工業(yè)ＰＬＣ同時通信的功能，通過藍牙逡逑４．０與Ｍｏｄｂｕｓ邋ＲＴＵ兩種異構(gòu)協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，建立移動節(jié)點與ＰＬＣ之間的數(shù)據(jù)逡逑通道，使二者能夠?qū)崿F(xiàn)間接連接與數(shù)據(jù)交換。工業(yè)ＰＬＣ相當于執(zhí)行器與傳感器逡逑的角色

無線協(xié)議和ＦＭ射頻。逡逑２．３．２藍牙無線節(jié)點硬件設計逡逑藍牙無線節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)如圖２－２所示，所設計的藍牙無線節(jié)點應該能夠與逡逑其他藍牙設備進行連接和通信，并支持所有帶有ＲＳ４８５接口的工業(yè)ＰＬＣ，所以逡逑包括主控制器、ＲＳ４８５接口、ＬＥＤ顯示電路等電路模塊，其結(jié)構(gòu)圖如下：逡逑１邋線樓塊Ｉ／ｕｊｓＪ邋ＲＳ４８５逡逑邐邋接口電路逡逑ＬＥＤ邋電路（］＝［）邐邐逡逑ｈ＝＝ｉｉ邋ｓｓｆ0逡逑調(diào)試電路—逡逑晶振電路

本文編號：2803791