基于IEEE802.11无线局域网多机器人通信技术的研究

摘要

随着机器人技术的发展，多机器人系统比单机器人具备更强的鲁棒性、分布性以及更高的运行效率，成为当前机器人领域的研究热点。为解决多机器人系统的通信问题，本文采用IEEE 802.11无线局域网(WLAN)作为机器人间通信的支撑环境。
　　 论文在研究多机器人通信系统基础上，参考OSI与TCP/IP模型，对多机器人通信网络进行了层次划分，并主要研究数据链路层与传输层。在MAC层，介绍了基本DCF方式与RTS/CTS机制，对比了两种机制在不同载荷、信道负载下的吞吐量与时延性能；在传输层，对比了TCP与UDP在相同负载下的实时性与可靠性；最后，给出构建多机器人通信网络协议选择建议。
　　 论文针对MAC层退避机制进行了深入研究，分析了传统MAC层DCF机制存在的问题，在Bianchi模型及其改进模型的基础上，建立了有限负载的DCF分析模型，并推导出节点发送概率、MAC层平均服务时间、最大化吞吐量等相关公式，提出一种基于网络负载程度的常数竞争窗口策略。最后通过仿真验证改进的算法可以提高多机器人通信系统的吞吐量，降低平均端到端时延，并对系统的公平性也有一定改进。
　　 文中使用NS-2模拟器对网络的协议进行仿真实验，得到的性能评价结果对构建基于WLAN的多机器人通信网络具有参考价值。