基于无线传感器网络的移动机器人数据传输技术研究

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移动机器人在仓储物流等工业生产场景中应用广泛,为保障机器人的高效、稳定控制,其数据的实时、可靠传输至关重要。而目前长距离、非视距、障碍密集等复杂环境下其控制指令、状态信息等数据的可靠、实时传输仍存在难点。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是集成了感知、数据处理以及无线通信的网络系统,能够实现对覆盖区域内环境的实时监测;也可以为网络中的节点及用户传送控制消息等数据信息。因此,本文研究基于无线传感器网络的移动机器人数据传输,通过传感器网络的冗余转发和睡眠调度,实现控制中心与移动机器人之间实时、可靠的数据传输,并搭建实验系统进行验证。主要研究内容如下:1)分析比较了无线传感器网络及移动数据传输的相关路由协议,并验证了基于无线传感器网络单路径的移动机器人数据传输方法。2)针对目前移动传输存在的丢包率高,切换延迟难以避免等问题,研究了基于传感器网络冗余转发的可靠数据传输算法。首先基于广播构建了最短路径树;然后,提出了冗余转发算法为移动机器人同时建立正式路由和预备路由,实现从控制中心到移动节点的可靠高效转发。在此基础上,设计了移动切换机制,保证移动机器人在节点间切换时数据传输的稳定性。3)针对低占空比工作模式下传输时延大的问题,研究了基于低占空比传感器网络的移动机器人数据传输算法。首先,基于最短路径树建立移动机器人路由;然后,在低占空比状态下,设计睡眠调度机制,保障移动机器人与控制中心之间的稳定路由通路,在尽量延长传感器网络生命周期的前提下,减小数据传输的延迟,实现控制中心和移动机器人之间实时、可靠的数据传输。4)搭建了无线传感器网络数据传输实验平台,对控制中心到移动机器人的数据传输进行实验验证及分析,证明通过传感器网络进行移动机器人数据传输的可靠性。
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