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基于Ad Hoc技术的顶板离层监测系统路由协议研究

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基于Ad Hoc技术的顶板离层监测系统路由协议研究

作者：姚俊武北京交通大学

学位级别：硕士

煤矿井下的工作环境十分恶劣,经常发生事故,造成很大的人员伤亡和财产损失。随着我国煤炭开采强度的增大以及出现向深部开采转移的趋势,顶板安全问题变得越来越凸显,成为煤矿安全问题的重中之重。目前顶板离层监测系统主要采用人工方式... 详细信息

煤矿井下的工作环境十分恶劣,经常发生事故,造成很大的人员伤亡和财产损失。随着我国煤炭开采强度的增大以及出现向深部开采转移的趋势,顶板安全问题变得越来越凸显,成为煤矿安全问题的重中之重。目前顶板离层监测系统主要采用人工方式或有线电缆监测顶板离层位移量,然而前者监测误差较大,实时性差;后者网络布线困难,安装和维护成本较高。而基于无线Ad Hoc技术的顶板离层自动化监测报警系统采用433MHz射频频率范围,基于井下无线传感器网络,实现巷道顶板离层位移量的无线采集、无线监测和报警,具有低功耗、低成本、易维护、高可靠和高效率等特性,是一种全新的分布式信息获取和处理系统,非常适合于煤矿井下、铁路隧道、地铁等环境下的围岩冒顶预警监测。基于无线Ad Hoc技术的顶板离层监测系统位于煤矿井下综采工作面进回风巷道环境中,无线信号易受各种干扰、节点数量较多,且每隔50米将一个通信节点固定在煤矿巷道固定顶板,拓扑结构比较稳定。但是网络节点采用干电池供电,能量受限,严重影响了网络的使用寿命。因此,本文针对顶板离层监测系统监测系统的网络拓扑结构和节点能量受限特点,提出了基于稳定簇的多径节能路由协议(Energy-efficient and Multipath Routing Protocol Based on Stable Cluster).该协议采用分簇网络结构,不但便于管理节点,同时降低了网络的路由开销和计算开销,节省了节点的能量消耗;同时融合了节能算法设计,降低了节点的电能功耗,使网络负载更加均衡,在一定程度上解决了“能量瓶颈节点”的问题,避免节点过早的退出网络,延长了网络的生命周期;协议运用多径路由技术实现节点间的多径传输,提高了数据传输的可靠性,使网络具有更好的健壮性。此外,论文运用组合加权思想对能耗消耗、路径长度和避开能量瓶颈节点等因素综合考虑,选择出最优路由和备用路由。最后,本文基于IAR开发环境实现了基于稳定簇的多径节能路由协议软件设计,验证了基于稳定簇的多径节能路由协议达到了预期的要求,符合顶板离层监测系统的数据通信要求。

关键词：无线Ad Hoc网络顶板离层能量优化多路径路由软件设计

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基于协商的多机器人协作决策方法研究

计算机应用 2007年第B6期27卷 48-50页

作者：姚俊武王建中北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

机器人之间的协作决策是多机器人协调协作控制技术研究的重要内容。通过建立一种多机器人系统的模型,结合基于协商的决策方法,解决多机器人系统的协作决策优化问题。试验结果表明该方法是可行的。

关键词：多机器人系统模型协商决策

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多机器人交替定位中的信标机器人位置规划

系统仿真学报 2008年第5期20卷 1317-1320页

作者：姚俊武刘晶晶王建中北京理工大学机电工程学院爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 黄石理工学院湖北黄石435003

研究了一种新的多机器人交替定位方式中的未来信标机器人位置规划方法。在位置规划方法中,首先根据未来信标位置应该满足的条件分别设置目标函数和非线性约束方程,其中目标函数是使三个信标机器人组成的三角形尽量接近等边三角形,非线... 详细信息

研究了一种新的多机器人交替定位方式中的未来信标机器人位置规划方法。在位置规划方法中,首先根据未来信标位置应该满足的条件分别设置目标函数和非线性约束方程,其中目标函数是使三个信标机器人组成的三角形尽量接近等边三角形,非线性约束则考虑超声波测距模块的测量范围以及机器人队伍的探索方向等因素,然后用约束非线性优化算法计算未来信标位置。仿真实验验证了该方法的有效性。

关键词：交替定位目标函数位置规划非线性约束方程

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未知环境中小型机器人路径规划策略的研究

控制工程 2006年第S2期13卷 173-175页

作者：陈旭武姚俊武黄石理工学院教务处湖北黄石435003

针对微小型机器人在进行路径规划时存在系统硬件资源有限,数据处理能力盖及系统感知能力有限,只能获取局部信息,且信息不完备的问题,分析了人在未知环境中路径规划策略,提出了一种微小型机器人的路径规划策略。实验结果表明,该策略可以... 详细信息

针对微小型机器人在进行路径规划时存在系统硬件资源有限,数据处理能力盖及系统感知能力有限,只能获取局部信息,且信息不完备的问题,分析了人在未知环境中路径规划策略,提出了一种微小型机器人的路径规划策略。实验结果表明,该策略可以满足微小型机器人在复杂未知环境中路径规划的要求,为微小型自主机器人的设计提供了新的方法。

关键词：微小型机器人移动机器人未知环境路径规划

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自重构机器人团队控制系统的开发

微计算机信息 2008年第2期24卷 260-262页

作者：黄丛生姚俊武黄石理工学院电气学院湖北黄石435003

本文旨在解决自重构机器人团队控制问题,基于多智能体技术,构造了机器人团队的控制系统,采用黑板结构设计了团队的主控系统,用于实现团队的协作和寻优,采用反应式主体设计了机器人机载控制系统,用于实现机器人的实时控制,实验表明该设... 详细信息

本文旨在解决自重构机器人团队控制问题,基于多智能体技术,构造了机器人团队的控制系统,采用黑板结构设计了团队的主控系统,用于实现团队的协作和寻优,采用反应式主体设计了机器人机载控制系统,用于实现机器人的实时控制,实验表明该设计既能够满足了机器人实时性的要求,又能够实现多机器人协调、合作及系统寻优。

关键词：自重构机器人控制智能体黑板系统

基于器件多址/重址的机器人运动控制性能研究

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微计算机信息 2006年第12Z期22卷 172-174页

作者：姚俊武王建中北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

本文介绍了我们开发的自重构机器人系统的基本组成和功能,提出了自重构机器人对移动控制模块的性能要求,设计了以LM629为核心器件的运动控制模块,并采用重址/多址方式来提高运动控制模块的性能,实验表明本文的设计能够很好地满足了应用... 详细信息

本文介绍了我们开发的自重构机器人系统的基本组成和功能,提出了自重构机器人对移动控制模块的性能要求,设计了以LM629为核心器件的运动控制模块,并采用重址/多址方式来提高运动控制模块的性能,实验表明本文的设计能够很好地满足了应用要求。

关键词：自重构机器人 LM629 重址多址运动控制

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自重构机器人系统中任务规划策略研究

微计算机信息 2007年第32期23卷 243-245页

作者：姚俊武王建中北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

在自重构多机器人系统中,机器人控制需要解决的关键问题是系统的任务规划和多机器人的协调控制。其中,任务规划是高层的组织与决策机制问题,指如何组织多个机器人共同完成任务,实现机器人系统资源的优化配置。本文通过建立一种多机器人... 详细信息

在自重构多机器人系统中,机器人控制需要解决的关键问题是系统的任务规划和多机器人的协调控制。其中,任务规划是高层的组织与决策机制问题,指如何组织多个机器人共同完成任务,实现机器人系统资源的优化配置。本文通过建立一种多机器人系统的模型,结合集中规划的决策方法,实现自重构机器人系统任务规划的优化问题。仿真结果表明,该方法是可行的。

关键词：自重构机器人系统任务规划决策优化

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非结构环境下移动机器人路径规划

科技导报 2010年第22期28卷 82-85页

作者：姚俊武张林仙黄石理工学院机电工程学院湖北黄石435003

非结构环境中的路径规划是自主移动机器人研究领域最活跃的领域之一,其最有效的方法是人工势场法,但传统的人工势场法存在振荡和接近目标时跟踪速度下降等问题。针对这些问题,改进了传统的势场函数,引入速度势场函数,设计新的人工势场函... 详细信息

非结构环境中的路径规划是自主移动机器人研究领域最活跃的领域之一,其最有效的方法是人工势场法,但传统的人工势场法存在振荡和接近目标时跟踪速度下降等问题。针对这些问题,改进了传统的势场函数,引入速度势场函数,设计新的人工势场函数,规划了移动机器人移动策略。根据新的势场函数和移动策略,在Matlab环境下对机器人的路径规划进行仿真。结果表明,在新的势场函数作用下,机器人能够快速调整自身速度的大小和方向,避开障碍并迅速到达目的地或跟踪动态目标。

关键词：路径规划非结构环境人工势场速度势场

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自重构机器人机载控制系统的开发

微计算机信息 2006年第1Z期22卷 4-6页

作者：姚俊武王建中北京理工大学机电工程学院爆炸科学与技术国家重点实验室

本文主要介绍了自重构机器人机载控制系统的硬件和软件设计,在硬件设计中各功能模块尽量采用高度集成的控制芯片,使机器人任务的调度与执行分离,软件设计充分考虑硬件的特点,采用了状态机结构。实验表明,该控制系统工作可靠,实时性强,... 详细信息

本文主要介绍了自重构机器人机载控制系统的硬件和软件设计,在硬件设计中各功能模块尽量采用高度集成的控制芯片,使机器人任务的调度与执行分离,软件设计充分考虑硬件的特点,采用了状态机结构。实验表明,该控制系统工作可靠,实时性强,而且有利于实现机器人团队的智能化控制。

关键词：自重构机器人控制硬件软件