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1引言

无线局域网(Wirelesslocal-areanetworkWLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产品，自1987年建成世界上第一个实验性无线局域网以来失掉了飞速的开展。WLAN是一种典范的面对多点收集，可正在较小的规模内进步高速数据效劳。

无线局域网技巧存在传统局域网无法比拟的灵活性，通讯规模没有受情况前提的限定，收集的传输规模被大大拓宽。另外，无线局域网借存在抗干扰强、收集保密性好的特色。关于有线局域网中的诸多平安问题，正在无线局域网基本上可以制止。并且绝对于有线收集，无线局域网的组建、设置跟保护皆较为简单。

跟着机器人技巧的开展，人们对机器人的要求不再局限于单个机器人，而将更多的精神转移到多个机器人构成的体系上。多机器人协作与节制研讨的根本思惟就是将多机器人体系看做是一个群体或一个社会，从组织跟体系的角度研讨多个机器人之间的协作机制，从而充分发挥多机器人体系各类内涵的劣势。为了无效天交换跟协商，必需办理机器人之间信息处理与传输问题，即多机器人通讯问题。正在分布式多机器人体系中，无线通信收集的节点由单个机器人充任。

正在计算机网络中广泛应用的物理链路情势、传输方式、通信协议等为多机器人体系的通讯机制供给了根本的解决方案，但因为多机器人体系的实时性、可靠性等方面存在特殊要求，以是针对合用于多机器人体系分布式控制结构的通讯机制的研讨存在紧张意思。次要包罗通信协议、网络拓扑布局、通讯内容跟语言等。

2移动机器人通讯方法及通信协议

一般来说，机器人之间的通讯(如图1所示)可以分为隐式通讯跟显现通讯两类。

正在利用隐式通讯的多机器人体系中，各机器人没有存在相互之间数据、信息的显现交流，以是多机器人体系能够没法利用一些高等的调和协作战略，从而影响了其实现庞大使命的才能。而机器人的显式通讯，应用特定的通讯介质，经由过程某种共有的划定规矩跟方法实现特定含意信息的传送，可以快捷、无效的实现各机器人间数据、信息的转移跟交流，实现许多正在隐式通讯下没法实现的高等调和协作战略。

1987年，由IEEE802.4组起头正在IEEE802委员会中停止无线局域网的研讨。1997年造成了第1个无线局域网的尺度802.11。现阶段，无线局域网尺度由IEEE802.11开展到802.11、802.11a、802.11b开展到802.11s。802.11b事情于2.4GHzISM(工业、科技、医疗)频带，采取间接序列扩频跟补码键控，可能撑持5.5Mbps跟11Mbps两种速度，可以与速度为1Mbps跟2Mbps的802.11DSSS体系交互操纵。

3多移动机器人网络拓扑布局研讨

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多机器人体系依赖几个机器人的简略组合并不克不及充分发挥其劣势，必需肯定机器人之间逻辑上跟物理上的信息关联跟控制关系，保障多机器人体系中信息流与控制流的通顺，为机器人之间的举止、交互作用供给框架。公道的群体体系结构可以使多机器人之间停止无效的协作，加强体系的容错性、鲁棒性跟灵活性。

多机器人体系的群体体系结构可以分为集中式(centralized)跟分散式(decentralized)两种。分散式布局又可以进一步分别为分层式(hierarchical)跟分布式(distributed)布局。睹下图2所示为多机器人体系群体体系结构。集中式布局(图2-(a))的优点在于，实际靠山明晰，实现起来较为直观，但容错性好、灵活性好、适应性好，借存在主控单位跟其他机器人之间的通讯瓶颈问题。分布式布局中不主控单位，如图2-(b)所示，存在灵活性跟适应性强的优点，可是要留神制止各个个别片面强调“特性”，以自我为中间，太过强调本人使命的重要性，而招致过多占领资源的环境，使得使命实现服从低下。分层式布局与分布式布局的不同之处在于前者存在部分集合，如图2-(c)所示，它是介于集中式布局与分布式布局之间的一种混合结构。

4多移动机器人的通信模型研讨

计算机系统中，现阶段常用的通信模型有“客户/服务器”(Client/Server，简称C/S模子)模子跟“点对点”模子(Point-to-Point，简称PPP模子)。正在基于C/S模子的通讯体系中，计算机历程间的通讯必需经由过程通讯服务器“直达”;客户历程间无间接通路，通讯服务器的毛病会招致全部体系的解体，是以，可靠性较差，不克不及顺应多机器人及时通讯体系的要求。而点对点通信模型是将C/S模子由中间布局转变为分布式布局，一个通讯节点历程的犯错将不会影响别的节点历程，那有助于进步体系的可靠性;两两历程间存在间接通路，可停止间接通讯，有助于提高效率。然而，PPP模子不适用于包括节制、调理、经管等使命的使用。

因为战斗情况的卑劣复杂性和特殊性，为加强多机器人体系适应环境的才能，综合比力C/S跟PPP模子，咱们提出了一种能支持系统庞大通讯行动的基于C/S跟PPP模子的混淆模子布局，其布局框图以下图3所示。此WLAN收集可包容没有多于256个节点，图3以4个移动机器人为例，此中的节点即代指移动机器人。

5体系计划及实现的关键技术

本文计划了一种分布式多机器人同享单一信道的通讯机制。组网方法见图3矩形框部门所示。各个机器人节点之间的关联是对等的(PeerToPeer)、分布式或许无中间的，可以停止齐互通式通讯。这类收集随时须要随时构建，是以该事情形式被称作特殊收集或自组织收集(AdHocNetwork)，存在组网疾速、使用方便、抗毁性强等特色，多用于且则组网跟军事通讯中。体系中各节点收发机制以下图4所示。正在信道中，采取时分多址技巧。各机器人同享频次资源，以时隙的分歧去划分地点，制止机器人间的通讯摩擦。体系帧布局由一个大帧，每大帧有4个小子帧组成。每子帧由导码、动静数据跟护卫工夫组成。分歧的体系需要下，信令数据可以灵巧取舍。

5.1双工方式

正在无线电通信范畴，利用的双工形式次要有频分双工(FDD)跟时候双工(TDD)两种。FDD采取两个对称的频次信道去离别发射跟吸收旌旗灯号，发射跟吸收信道之间存在着必然的频段护卫距离，合用于大区造的国度跟国际间笼罩遨游;TDD的发射跟吸收旌旗灯号是正在统一频次信道的分歧时隙中停止，参加必然时隙的护卫工夫以防备堆叠，可正在信道内灵巧节制、转变发送跟吸收时段的是非比例，正在停止没有对称的数据传输时，可充分利用有限的无线电资源。依据两种双工方式的优缺点和体系的性能指标要求，思量到减小发射跟接收端体积、重量、进步频谱利用率和体系的稳定性跟但是现行，咱们选用TDD方法。

时候双工通讯体系计划的要害是帧布局的计划，不然将形成通讯没法畸形运转。

5.2多进制直扩

IEEE拟定的无线局域网的和谈尺度为802.11。802.11的物理层有以下三种实现方式：调频扩频(FHSS)、间接序列扩频(DSSS)、红外线(IR)。本体系采取间接序列扩频实现。

扩频技巧普通是指用比旌旗灯号带宽宽的多的频带宽度去传输信息的技巧。故扩频通信抗干扰能力强、隐蔽性好、存在多址才能、可抗频次选择性式微。

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间接序列扩频就是用一个宽带扩频旌旗灯号或扩频码对已调的数据载波停止间接调制去实现带宽的扩展。正在时分多址通讯体系中，采取间接序列扩频技巧去削减网内滋扰、改良体系中存在的远近效应。而二次扩频的利用，通讯体系的处置惩罚增益即是两次扩频的增益之跟，使得体系可能取得较下的处置惩罚增益。

5.3调制解调

从旌旗灯号空间概念来看调制实际上是从信道编码后的汉明空间到调制后的欧式空间的映射或许变更，可以是一维的也可以是多维的，可以是线性变换也可以使非线性变更。次要的调制方法有振幅键控(ASK)，移频键控(FSK)跟移相键控(PSK)三种根本方法。正在二进制调制中，正在抗加性高斯白噪声方面，BPSK最好;为了正在有限的信道频带内传输高速数据，采取了QPSK。

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正在通讯体系中，载波解调有相关解调跟非相关解调两种。本体系采取的相关估值解调属于相关解调的领域，可以传输更下的数据跟进步系统可靠性。

5.4同步技巧

同步技巧是扩频体系接收机的关键技术。普通数字通信体系的同步问题包罗载波同步、位同步、帧同步。而关于直扩体系，它的同步技巧借包罗PN码同步。

比力常用的细同步(即捕捉)方式有基于相关器的串行捕捉、基于相关器的并行捕捉和基于婚配滤波器的并行捕捉。而细同步(即跟踪)次要有两种方式，一是耽误锁相环(Delay-LockedLoopDLL)跟踪法，另一种是τ-颤动环(Tau-DitherLoopTDL)跟踪法。综合各类方式的优缺点及实际需要，正在本体系中，细同步的实现采取基于婚配滤波器的并行捕捉，将偏差锁定到一个码片周期内;然后用加减脉冲法实现细同步的跟踪。

6论断

本文提出了一个多移动机器人体系的自组织收集，侧重探讨了多机器人体系的通讯方法、通信模型和网络拓扑布局跟相关实现的关键技术。基于上述技巧的软件仿真跟硬件平台皆曾经验证了可行性跟可操作性。

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