【摘要】：隨著無(wú)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(wú)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(dòng)的機(jī)器人節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)人系統(tǒng)在移動(dòng)過(guò)程中,要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)協(xié)同以完成任務(wù)。為支持智能協(xié)作,通常要使用無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)來(lái)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(bào)文。當(dāng)系統(tǒng)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)彼此相距不遠(yuǎn)時(shí),遵從IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)能夠提供經(jīng)濟(jì)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(dòng)環(huán)境中。當(dāng)無(wú)人系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)聚集在一個(gè)有限的范圍執(zhí)行任務(wù)時(shí),如果我們能夠設(shè)法讓接入點(diǎn)(Access Point,AP)位于該節(jié)點(diǎn)集合的邏輯中心,或者說(shuō)讓所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)能夠跟隨AP移動(dòng),節(jié)點(diǎn)之間就能夠使用WLAN技術(shù)了。我們將這種所有節(jié)點(diǎn)都能跟隨AP在一定范圍內(nèi)移動(dòng)的性質(zhì)定義為WLAN的群集性(Flocking)。本學(xué)位論文的研究目標(biāo)是為WLAN技術(shù)擴(kuò)充群集性功能,以支持無(wú)人系統(tǒng)的智能節(jié)點(diǎn)集合能夠使用WLAN技術(shù)進(jìn)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(diǎn)保持以AP為中心的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。其次,提出了一種分布式移動(dòng)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(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的解決方案,使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自行決定自己的行為,跟隨AP節(jié)點(diǎn)移動(dòng),使得WLAN產(chǎn)生群集性。第三,基于OMNeT++設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)平臺(tái),用仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了本文模型和技術(shù)的可行性。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,DMWF算法使原始WLAN產(chǎn)生了群集性,并且具有計(jì)算復(fù)雜性低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及對(duì)傳感器要求低等優(yōu)點(diǎn)。最后,基于提出的群集性模型設(shè)計(jì)了原型系統(tǒng),利用智能小車(chē)和樹(shù)莓派嵌入式開(kāi)發(fā)板進(jìn)行了多臺(tái)智能小車(chē)之間的協(xié)同工作試驗(yàn),驗(yàn)證了相關(guān)功能。
【圖文】：

根據(jù)當(dāng)前技術(shù)，無(wú)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(diǎn)視為一種廣義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅包括傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信、計(jì)算和存儲(chǔ)資源，還具有支持運(yùn)動(dòng)、應(yīng)用等資源。為了方便描述，我們將該工作單元稱(chēng)為WLAN單元，如圖2.1所示。

圖 2.5 Couzin 模型中三個(gè)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(duì)上個(gè)時(shí)間片中所獲體的速度信息。內(nèi)存在rn 個(gè)其他個(gè)體時(shí)，個(gè)體 i 將在下一個(gè)。公式(2 3)和(2 4)給出了具體的數(shù)學(xué)描 rnijrj iijd ts td y j iijj ip pdp p i 和個(gè)體 j 方向上的單位向量。在該模型中防止個(gè)體間的碰撞是群體行為涌現(xiàn)的前提。因?yàn)?i rs t s t 。潛在威脅的其他個(gè)體時(shí)，個(gè)體將執(zhí)行速度匹
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN925.93

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本文編號(hào)：2612640