發(fā)布時間：2020-04-03 00:13

【摘要】：隨著無人系統(tǒng)技術(shù)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、體系化和敏捷化等方向發(fā)展,無人系統(tǒng)在民事、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。由自主移動的機器人節(jié)點組成的無人系統(tǒng)在移動過程中,要進行節(jié)點協(xié)同以完成任務(wù)。為支持智能協(xié)作,通常要使用無線寬帶通信系統(tǒng)來傳輸多媒體信息,以轉(zhuǎn)發(fā)有服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)保證的報文。當系統(tǒng)中的移動節(jié)點彼此相距不遠時,遵從IEEE 802.11標準的無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)能夠提供經(jīng)濟高效的通信解決方案。然而,現(xiàn)有的WLAN技術(shù)并不能用于移動環(huán)境中。當無人系統(tǒng)的節(jié)點聚集在一個有限的范圍執(zhí)行任務(wù)時,如果我們能夠設(shè)法讓接入點(Access Point,AP)位于該節(jié)點集合的邏輯中心,或者說讓所有移動節(jié)點能夠跟隨AP移動,節(jié)點之間就能夠使用WLAN技術(shù)了。我們將這種所有節(jié)點都能跟隨AP在一定范圍內(nèi)移動的性質(zhì)定義為WLAN的群集性(Flocking)。本學位論文的研究目標是為WLAN技術(shù)擴充群集性功能,以支持無人系統(tǒng)的智能節(jié)點集合能夠使用WLAN技術(shù)進行有QoS保證的寬帶通信。首先,本文提出了群集性WLAN的概念,基于群體智能概念建立了群集性WLAN的模型,使所有節(jié)點保持以AP為中心的運動趨勢。其次,提出了一種分布式移動群集性WLAN(Distributed Mobile WLAN with Flocking,DMWF)算法和基于Wi-Fi感知距離和基于定位系統(tǒng)感知AP運動趨勢的解決方案,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自行決定自己的行為,跟隨AP節(jié)點移動,使得WLAN產(chǎn)生群集性。第三,基于OMNeT++設(shè)計實現(xiàn)了試驗平臺,用仿真試驗驗證了本文模型和技術(shù)的可行性。仿真試驗結(jié)果表明,DMWF算法使原始WLAN產(chǎn)生了群集性,并且具有計算復雜性低、實時性強以及對傳感器要求低等優(yōu)點。最后,基于提出的群集性模型設(shè)計了原型系統(tǒng),利用智能小車和樹莓派嵌入式開發(fā)板進行了多臺智能小車之間的協(xié)同工作試驗,驗證了相關(guān)功能。
【圖文】：

根據(jù)當前技術(shù)，無人系統(tǒng)中的基本工作單元通常采用 WLAN 技術(shù)聯(lián)網(wǎng)，我們將這種節(jié)點視為一種廣義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅包括傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信、計算和存儲資源，還具有支持運動、應(yīng)用等資源。為了方便描述，我們將該工作單元稱為WLAN單元，如圖2.1所示。

圖 2.5 Couzin 模型中三個控制區(qū)域示意圖 1,2,...,N ，位置向量為ip ，，速度向量為iv據(jù)以上的 Couzin 模型對上個時間片中所獲體的速度信息。內(nèi)存在rn 個其他個體時，個體 i 將在下一個。公式(2 3)和(2 4)給出了具體的數(shù)學描 rnijrj iijd ts td y j iijj ip pdp p i 和個體 j 方向上的單位向量。在該模型中防止個體間的碰撞是群體行為涌現(xiàn)的前提。因為 i rs t s t 。潛在威脅的其他個體時，個體將執(zhí)行速度匹
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925.93

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本文編號：2612640