群集性无线局域网技术研究

发布时间：2020-04-03 00:13

【摘要】：随着无人系统技术向智能化、网络化、体系化和敏捷化等方向发展,无人系统在民事、军事领域的应用得到了飞速发展。由自主移动的机器人节点组成的无人系统在移动过程中,要进行节点协同以完成任务。为支持智能协作,通常要使用无线宽带通信系统来传输多媒体信息,以转发有服务质量(Quality of Service,QoS)保证的报文。当系统中的移动节点彼此相距不远时,遵从IEEE 802.11标准的无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)能够提供经济高效的通信解决方案。然而,现有的WLAN技术并不能用于移动环境中。当无人系统的节点聚集在一个有限的范围执行任务时,如果我们能够设法让接入点(Access Point,AP)位于该节点集合的逻辑中心,或者说让所有移动节点能够跟随AP移动,节点之间就能够使用WLAN技术了。我们将这种所有节点都能跟随AP在一定范围内移动的性质定义为WLAN的群集性(Flocking)。本学位论文的研究目标是为WLAN技术扩充群集性功能,以支持无人系统的智能节点集合能够使用WLAN技术进行有QoS保证的宽带通信。首先,本文提出了群集性WLAN的概念,基于群体智能概念建立了群集性WLAN的模型,使所有节点保持以AP为中心的运动趋势。其次,提出了一种分布式移动群集性WLAN(Distributed Mobile WLAN with Flocking,DMWF)算法和基于Wi-Fi感知距离和基于定位系统感知AP运动趋势的解决方案,使网络节点自行决定自己的行为,跟随AP节点移动,使得WLAN产生群集性。第三,基于OMNeT++设计实现了试验平台,用仿真试验验证了本文模型和技术的可行性。仿真试验结果表明,DMWF算法使原始WLAN产生了群集性,并且具有计算复杂性低、实时性强以及对传感器要求低等优点。最后,基于提出的群集性模型设计了原型系统,利用智能小车和树莓派嵌入式开发板进行了多台智能小车之间的协同工作试验,验证了相关功能。
【图文】：

群集性,智能性,移动性,基本单元

根据当前技术，无人系统中的基本工作单元通常采用 WLAN 技术联网，我们将这种节点视为一种广义的网络节点。这种网络节点不仅包括传统网络节点的通信、计算和存储资源，还具有支持运动、应用等资源。为了方便描述，我们将该工作单元称为WLAN单元，如图2.1所示。

示意图,控制区域,模型,示意图

图 2.5 Couzin 模型中三个控制区域示意图 1,2,...,N ，位置向量为ip ，，速度向量为iv据以上的 Couzin 模型对上个时间片中所获体的速度信息。内存在rn 个其他个体时，个体 i 将在下一个。公式(2 3)和(2 4)给出了具体的数学描 rnijrj iijd ts td y j iijj ip pdp p i 和个体 j 方向上的单位向量。在该模型中防止个体间的碰撞是群体行为涌现的前提。因为 i rs t s t 。潜在威胁的其他个体时，个体将执行速度匹
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN925.93

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