物联网环境下的移动智能体安全导航技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Devgame
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无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)是由部署在监测区域中的节点自组织形成的网络系统,是物联网的重要支撑技术。应急安全导航是无线传感器网络的新兴应用,可在发生紧急事故时导引现场的移动机器人等智能体安全到达目标点,在大型智能无人仓储系统中具有广阔的应用前景。针对传统应急导航算法存在动态适应性差、导航效率不高等不足的问题,本文致力于研究一种基于无线传感器网络的移动智能体动态应急导航方法。主要研究内容如下:(1)针对传统应急导航算法存在的不足,本文提出了一种基于无线传感器网络的移动智能体动态全局导航算法。首先,算法引入了一种基于时间序列的危险预测模型,在危险环境中预测节点周围环境的动态变化趋势;然后,综合利用节点的危险预测值和其到出口的距离建立节点势场,基于势场利用梯度下降法实现移动智能体的应急安全导航。最后,通过仿真实验证明了本文提出的算法相比于传统的应急安全导航算法具有更高的导航效率和安全性。(2)考虑到基于单跳预测的应急导航算法仅利用了节点单跳通信范围内的环境信息,存在一定的局限性,本文进一步提出了基于无线传感器网络多跳预测的移动智能体动态全局导航算法。该算法在导航决策的过程中,综合考虑了节点多跳通信范围内周围环境信息的变化趋势。为了验证算法的可行性和性能,本文通过仿真实验比较了基于1-hop预测、基于2-hop预测和基于3-hop预测的应急导航算法的性能差异。(3)针对无线传感器网络路标节点位置信息未知和局部导航中未考虑避障的问题,本文还研究了基于无线传感器网络的局部导航算法,包括路标节点定位算法和避障算法。首先,提出了一种基于接收信号强度值(Received Signal Strength Indicator,RSSI)测距的路标节点迭代三边测量定位算法,获取路标节点的位置信息;然后引入动态窗口法实现移动智能体远离障碍物和危险区域的局部导航。(4)搭建无线传感器网络环境下基于ROS系统的移动智能体安全导航硬件实验平台,对本文提出的理论方法进行了真实实验验证。实验证明,本文提出的导航算法具有较高的准确性和适应性。
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