基于Gossip協(xié)議的群體機(jī)器人系統(tǒng)通訊機(jī)制研究.pdf

1、無線通訊機(jī)制在群體機(jī)器人系統(tǒng)的任務(wù)協(xié)作過程中發(fā)揮重要的作用,通訊是信息共享的重要途徑,同時(shí)也間接影響著協(xié)作策略的制定。然而群體機(jī)器人常用的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層要求較高,一方面需要路由協(xié)議的支持,另一方面在傳輸大量信息時(shí)必須保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信吞吐率高,這兩個(gè)條件限制了群體規(guī)模的可擴(kuò)展性。群體機(jī)器人的通信范圍和計(jì)算能力有限,難以構(gòu)建起具有路由功能的P2P網(wǎng)絡(luò);如果網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔⒋蠖喔袷胶?jiǎn)單,使用路由支持會(huì)造成帶寬浪費(fèi);最重要的是頻

2、繁變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致路由維護(hù)變得異常復(fù)雜并難以預(yù)測(cè)。
　　針對(duì)上述問題,本文對(duì)一種用于分布式信息管理的Gossip協(xié)議進(jìn)行深入研究。通過對(duì)傳統(tǒng)的Gossip協(xié)議進(jìn)行分析,本課題發(fā)現(xiàn)該協(xié)議可以適用于群體機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)傳輸信息質(zhì)量要求不高的任務(wù)。為了證明Gossip協(xié)議的有效性,本課題設(shè)計(jì)了兩種基于Gossip協(xié)議的群體機(jī)器人協(xié)作算法:群體規(guī)模統(tǒng)計(jì)和路由查找。規(guī)模統(tǒng)計(jì)的仿真實(shí)驗(yàn)表明, Gossip協(xié)議可有效利用大規(guī)模移動(dòng)機(jī)器人的特

3、點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息地快速分發(fā),并通過對(duì)冗余信息的更正策略保證數(shù)據(jù)可靠性,當(dāng)機(jī)器人規(guī)模在20~40個(gè)時(shí),規(guī)模統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率達(dá)100％。同時(shí)使用該協(xié)議還能避免機(jī)器人通訊量因規(guī)模擴(kuò)大而劇烈增加,具有良好的可擴(kuò)展性。
　　為證明Gossip協(xié)議在真實(shí)機(jī)器人平臺(tái)的可用性,本課題首先明確定義了群體機(jī)器人的基本特征和一個(gè)包含中央控制、驅(qū)動(dòng)、傳感器、通訊模塊等在內(nèi)的設(shè)計(jì)架構(gòu),并基于此架構(gòu)自主開發(fā)了群體機(jī)器人平臺(tái)SIMouse-5。機(jī)器人一個(gè)重要特點(diǎn)就是利用兩