机器人救援通信中各种无线接入技术的使用,使得机器人救援这一异构多智能体系统的通信网络的异构性更加突出。协作通信机制是近年来无线异构网络研究的一个重要方向。本文以资源受限、动态变化的复杂的机器人救援通信环境为研究背景,采用分布式优化、协作中继、博弈论和协同调度等理论和方法,研究机器人救援通信中的动态频谱感知、协作中继优化、最优功率控制和分布式队列调度等问题,建立一套机器人救援无线协作通信机制。主要研究工作如下：论文首先为机器人救援通信建立智能认知协作通信系统模型,在模型中各个节点将认知的局部信息与其它节点进行共享,通过信息融合机制获得针对整个网络更为准确的全局信息。各个用户根据网络状态动态获取网络资源,筛选出最优的协作中继进行数据传输；各个用户基于自身的利益通过博弈得到最佳的功率分配,并通过分期协同调度机制保证通信的实时性和公平性；提高机器人救援通信的协同传输效率和网络吞吐量。为实现服务可靠、能量高效、覆盖范围广的机器人救援通信提供一套有效的保障机制。对机器人救援通信频谱资源利用的研究主要集中在使用认知无线电技术感知可用授权频谱。针对动态认知无线电技术中频谱感知性能与资源消耗之间的矛盾,提出一种分布式协作优化的频谱感知算法。设置频谱感知能量双门限将认知用户分成可信组和非完全可信组,采用次梯度法对频谱感知效用函数进行分布式协作优化,动态调整能量检测阈值,提高动态变化网络环境中的非完全可信认知用户检测结果的准确性。并根据优化过程的收敛特性选择参与协作的认知用户,再通过加权融合获得频谱感知结果。分布式协作优化的频谱感知算法不仅提高了认知用户频谱感知的准确性和检测速度,同时降低了网络开销。针对机器人救援通信高带宽大容量的数据业务传输需求,引入协作中继机制将若干中继节点形成虚拟天线阵列,协助源节点和目的节点进行通信。为获得最佳的空间分集增益和用户分集增益,提出一种基于等价信道增益的机会中继选择算法,利用瞬时比特错误概率获得等价的信道增益,根据等价信道增益有效地选择和管理中继节点,避免由于引入信道质量较差的中继节点导致的通信质量下降,进而减少数据传输时延并提高异构网络的信道容量。在此基础上,为了降低多个源用户和中继用户的能量消耗,构造效用函数和中继用户的虚拟价格,从每个用户自身的利益出发构造多主多从的两级分布式博弈算法,通过非协作博弈达到虚拟价格均衡,在保证数据通量的前提下得到最优功率分配,可降低节点之间的链路干扰,延长网络的生存周期,实现对源节点和中继节点功率联合优化。针对机器人救援通信中数据的突发性和局部性,为了保证数据传输的和实时性和公平性,论文提出一种分期协同调度的分布式公平队列算法。通过建立分期协同调度模型,引入数据发送的补偿机制,将节点数据传输过程分解为发送、补偿、休眠三个时期,根据调度模型参数设计时限约束函数,限定各时期的执行时间长度,各节点根据调度模型制定的协同调度规则,按照时限约束函数设定时隙比例“补偿”较大时延的发送节点,从而保证数据传输的实时性要求并实现整个机器人救援通信数据包的公平传输。