面向IDGPS机器人集群通信链路故障检测与恢复

摘要

移动机器人在军事和民用上都具有广泛的应用价值，也因此成为国内外很多机构和组织的热点研究项目，机器人精确定位在移动机器人研究中占据重要的地位。逆向差分GPS技术(Inverse Difference GPS，简称IDGPS)在信息传输上与差分GPS技术是个相反的过程，是个聚合的过程。移动站通过数据链路将GPS定位信息发送到基准站，基准站进行差分运算，有效消除共同误差，得到移动站的精确位置。本文侧重于研究用作IDGPS数据链路的移动机器人网络性能变化，通信故障检测以及通信故障恢复。 论文首先回顾目前差分GPS技术中常用的通信方式，结合移动机器人特点给出了IDGPS移动机器人监控系统总体构成，采用移动机器人网络作为IDGPS数据链路。第三章采用Ad Hoc网络组建移动机器人网络，NS-2仿真实验测试了该数据链路在外界环境变化时数据链路性能变化。针对IDGPS数据链路可能出现的通信故障，第四章研究了数据链路通信故障检测，基于定向网络轮询的控制信息传递结合计时器原理实现了分布式移动机器人通信故障检测，减少了网络控制信息传递量，平衡了网络中机器人通信负载。第五章研究了通信故障发生后的恢复机制。结合机器人节点在网络中的重要程度实现了机器人分类。对于导致数据链路崩溃的Ⅲ类机器人通信故障，运用优度评价法解决救援机器人查找问题。最后的仿真程序结合ns-2模拟器对故障恢复前后数据链路性能测试验证了该方法的有效性。 论文结尾对全文进行总结并对移动机器人逆向差分技术研究进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.4研究目的

1.4论文主要内容

2.面向IDGPS技术的移动机器人监控

2.1 IDGPS在移动机器人监控中的应用

2.2面向IDGPS技术的移动机器人监控

2.3移动机器人监控系统框架图

2.3.1 leader机器人设计

2.3.2移动机器人与数据链路设计

2.4移动机器人运动误差的消除

2.5面向IDGPS技术的移动机器人监控系统工作流程图

2.6本章小结

3.IDGPS数据链路性能分析

3.1多机器人通信网络特点

3.2 AD HOC网络

3.3数据链路性能指标

3.4仿真实验与结果分析

3.4.1机器人个数变化时数据链路性能分析

3.4.2机器人移动速度变化时数据链路性能分析

3.4.3机器人发包速率变化时数据链路性能分析

3.4.4机器人间距离变化时数据链路性能分析

3.4.5机器人通信失效时数据链路性能分析

3.5本章小结

4.IDGPS数据链路通信故障检测

4.1通信故障监控系统结构

4.2基于定向网络轮询的控制报文传递

4.2.1控制报文传递路径

4.2.2控制报文格式

4.3通信故障检测原理

4.4 IDGPS数据链路通信故障检测流程图

4.5仿真实验

4.6本章小结

5.IDGPS数据链路通信故障恢复

5.1故障机器人的分类

5.2优度评价法用于Ⅲ类机器人故障时救援机器人的寻找

5.2.1优度评价法简介

5.2.2优度评价法基本问题

5.2.3优度评价法用于救援机器人选取流程

5.3总体框架与实例分析

5.4仿真实验

5.5本章小结

6.总结与展望

6.1总结

6.2进一步工作

致 谢

参考文献