多移动机器人系统中的无线自组织网络研究

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机器人技术是一门综合了多种学科的尖端科学技术。作为信息技术和尖端制造技术的典型代表,它越来越受到重视,各国纷纷对机器人技术投入了极大的研究热情。多机器人系统功能强大,能够完成各种任务,是未来机器人研究的重要方向。作为一个系统,通信是多机器人之间进行交互和组织的基础。无线自组织网络(MANET)的分布式网络结构、自组织特性,非常适合于多机器人系统的应用环境。文章围绕 MANET 在多机器人系统中的应用,针对 MANET 的路由协议进行具体研究。 文章首先分析了多机器人系统以及其通信子系统的特点,指出多机器人系统的通信应当是分布式网络结构,稳定性、生存性较强,可提供一定的带宽,拥有能量控制功能的无线通信系统。MANET 是一种无中心控制设备、自动组网、动态网络结构的新型对等网络。这种网络特点能够很好地满足多机器人系统的应用要求。文章对 MANET 进行了介绍。在 MANET中,采用多跳通信,节点兼具主机和路由器的功能,对数据进行路由转发。由于网络节点处于不断运动的状态,网络拓扑处于动态变化中,对传统的路由协议带来极大挑战,必须为 MANET 设计专用的路由协议。文章详细介绍了目前应用最为广泛的 MANET 路由协议 AODV 协议。蚁群算法是近年来越来越受重视的智能算法。该算法模拟蚂蚁群觅食机制,通过简单的个体,实现全局的智能优化行为,能够以较小的代价获得最佳解。该算法分布式的运算方式,特别适合于 MANET 的应用环境。本文将蚁群算法引入 MANET 的路由协议中,结合目前已有的蚁群路由思想,提出了改进意见,设计能够对节点能量进行感知,采用节点剩余能量为优化目标,在全网内结合最短跳数路由和能量分布公平性两项指标作为路径选择标准,实现最优路径的路由算法。通过计算机仿真,对所设计的基于蚁群算法的路由协议和 AODV 进行比较,证明了该算法通过对选路策略的控制,实现了全网内能量分布的公平性,延缓了单个节点失效的时间,提高了网络路由性能。
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