【摘要】：工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,使得無(wú)線人機(jī)交互(Human-Machine Interaction,HMI)逐步在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得以應(yīng)用,并具有操作靈活、功能強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但在與機(jī)器設(shè)備進(jìn)行交互前,工程師必須將目標(biāo)設(shè)備從一個(gè)存有大量設(shè)備信息的列表中挑選出。這種選擇的方式增加了操作負(fù)擔(dān),容易導(dǎo)致連接錯(cuò)誤,浪費(fèi)時(shí)間。在工業(yè)人機(jī)交互中,工程師通常需要面對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)讀取和修改參數(shù)等操作,這使得工業(yè)無(wú)線人機(jī)交互具有視距(Line-of-Sight,LOS)內(nèi)通信的特點(diǎn)。這一特性使得接近感知(Proximity Estimation)算法適合用來(lái)簡(jiǎn)化對(duì)目標(biāo)設(shè)備的接入。然而,由于無(wú)線信號(hào)的不穩(wěn)定性,現(xiàn)有算法存在精度低、無(wú)法應(yīng)對(duì)多設(shè)備連接等問(wèn)題,因此難以直接在工業(yè)無(wú)線人機(jī)交互中得以應(yīng)用。為了解決上述問(wèn)題,本文研究了面向無(wú)線人機(jī)交互的多設(shè)備連接算法,其核心思想是利用無(wú)線設(shè)備的顯示模塊顯示不同的可視化標(biāo)識(shí),從而將設(shè)備選擇轉(zhuǎn)換為標(biāo)識(shí)選擇,進(jìn)而大幅減少設(shè)備連接的復(fù)雜度。具體而言,本文包含以下研究?jī)?nèi)容:1、本文首先結(jié)合Android智能設(shè)備和藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)設(shè)計(jì)了無(wú)線工業(yè)人機(jī)交互系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠完成工業(yè)人機(jī)交互的基本功能,同時(shí)機(jī)器無(wú)線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有顯示模塊,用以顯示可視化標(biāo)識(shí),為設(shè)計(jì)多設(shè)備連接算法提供硬件支撐。2、基于無(wú)線人機(jī)交互系統(tǒng),本文搭建了工業(yè)人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并根據(jù)工業(yè)環(huán)境的設(shè)備部署特性,建立了網(wǎng)絡(luò)空間模型,進(jìn)而給出視距范圍內(nèi)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)格定義,并基于接近感知算法設(shè)計(jì)了篩選視距范圍節(jié)點(diǎn)的方法。3、本文設(shè)計(jì)了基于可視化標(biāo)識(shí)的多設(shè)備連接算法LightCon。LightCon算法具體包括:篩選節(jié)點(diǎn)、標(biāo)識(shí)分配、標(biāo)識(shí)發(fā)布、標(biāo)識(shí)顯示、標(biāo)識(shí)選擇等五個(gè)方面,能夠?qū)⒃O(shè)備選擇轉(zhuǎn)換為標(biāo)識(shí)選擇,從而簡(jiǎn)化了人工選擇設(shè)備的復(fù)雜度。4、針對(duì)可視化標(biāo)識(shí)的有限性,本文設(shè)計(jì)了兩種標(biāo)識(shí)分配算法(A-SA、B-SA),并通過(guò)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(biāo)識(shí)的次數(shù),進(jìn)而減少了連接時(shí)間。5、本文將LightCon在工業(yè)人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),并且將其與已有算法的性能進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明LightCon算法能夠有效減少連接時(shí)間,更能滿足工業(yè)人機(jī)交互中多設(shè)備連接的需求。
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN92
【圖文】：

邐￥線可｜｜５輯工娜逡逑圖２－１無(wú)線工業(yè)人機(jī)交互系統(tǒng)逡逑本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線工業(yè)人機(jī)交互系統(tǒng)如圖２－１所示，該系統(tǒng)主要由三個(gè)部分逡逑組成：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、藍(lán)牙無(wú)線節(jié)點(diǎn)、工業(yè)ＰＬＣＸＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ邋Ｌｏｇｉｃ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＰＬＣ）。逡逑在系統(tǒng)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于上位機(jī)，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(shè)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(lái)，根據(jù)采集數(shù)逡逑據(jù)的計(jì)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(lán)牙無(wú)線逡逑節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，具備與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、工業(yè)ＰＬＣ同時(shí)通信的功能，通過(guò)藍(lán)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(dòng)節(jié)點(diǎn)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(dāng)于執(zhí)行器與傳感器逡逑的角色

無(wú)線協(xié)議和ＦＭ射頻。逡逑２．３．２藍(lán)牙無(wú)線節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)逡逑藍(lán)牙無(wú)線節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖２－２所示，所設(shè)計(jì)的藍(lán)牙無(wú)線節(jié)點(diǎn)應(yīng)該能夠與逡逑其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)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(hào)：2803791