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多水下机器人技术是水下机器人技术发展的必然方向之一,有很广阔的应用前景。群体体系结构、感知、通信、学习和协调协作机制是多机器人系统研究的关键问题。在多水下机器人任务中,AUV之间的通信更是发挥系统潜能的关键。然而,水声信道是非常复杂的,受路径丢失、噪声、多径、多普勒传播和高而且可变的传播延迟的影响,这对实现高效可靠水下机器人通信带来了挑战。 本文首先对AUV通信协议栈进行了分析。AUV通信协议的设计也采用了分层的体系结构,其自下而上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层,各层功能明确。 随后,对AUV的通信内容进行了研究,针对AUV协作的不同种类,把通信内容进行了分类,设计出信息协议和相应的协议格式,并给出了多投标通信机制来根据条件选择协作对象。 接下来,对多水下机器人系统的协作问题进行了研究,在动态角色指派和多投标机制的基础上,给出了这是一种动态分布式的多水下机器人协调方法——分布式投标方法。以多水下机器人编队为基本任务,对算法的思想和协调的过程进行了描述。针对水声通信的特点,使用贴近度函数来增加AUV和其它AUV通信的可能性,并引入了一个延缓窗口来解决因通信延迟造成的信息不一致。通过在每条信息的尾部加上所有权信息来降低通信量。 最后,介绍了仿真系统的开发,在TCP/IP的基础上实现了机器人间的通信,对信息协议和协作策略进行了仿真验证,验证了信息协议的有效性并给出了实验结果。