Модели и алгоритмы планирования движений автономных мобильных роботов-ретрансляторов для обеспечения работы подвижной коммуникационной сети

• Автор: Собольников, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Анализ проблем и существующих методов планирования

движений группы автономных мобильных роботов-ретрансляторов для обеспечения функционирования подвижной коммуникационной сети

1.1. Подвижные коммуникационные сети на базе автономных

мобильных роботов-ретрансляторов

1.2. Особенности планирования действий в группах мобильных роботов для обеспечения работы подвижной коммуникационной сети

1.3. Цель и задачи диссертационной работы

Глава 2. Разработка системы планирования движений группы

автономных мобильных роботов-ретрансляторов

2.1. Методика планирования движений мобильных роботов-
ретрансляторов
2.2. Структурно-функциональные модели системы планирования
движений группы автономных мобильных роботов-ретрансляторов
2.3. Решение задачи распределения группы автономных мобильных
роботов-ретрансляторов по местности
2.4. Решение задачи планирования скоординированных движений
автономных мобильных роботов-ретрансляторов в составе группы
2.5. Выводы по второй главе
Глава 3. Разработка программного обеспечения и моделирование системы планирования движений группы автономных мобильных роботов-ретрансляторов
3.1. Описание разработанного программного обеспечения для
моделирования работы ГТКС
3.2. Результаты моделирования
3.3. Выводы по третьей главе
Глава 4. Разработка экспериментального образца и исследование
подвижной коммуникационной сети на базе автономных мобильных роботов-ретрансляторов
4.1. Описание разработанного экспериментального образца подвижной
коммуникационной сети
4.2. Результаты натурного эксперимента
4.3. Выводы по четвертой главе
Выводы и заключение
Список сокращений
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Беспроводные коммуникационные сети играют важную роль в современной жизни, с их помощью обеспечивается связь удаленных объектов, работа телевизионной аппаратуры, доступ к интернету. Актуальность создания таких сетей определяется важной ролью, которую играют коммуникации во всех областях народного хозяйства, а также в обеспечении обороноспособности и безопасности граждан. Решением этой задачи занимаются во многих странах, и дальнейшее развитие данного направления имеет широкие перспективы.
В основе функционирования коммуникационных радиосетей лежит принцип ретрансляции сигнала, для реализации этого принципа требуются специальные узлы связи (ретрансляторы). В роли таких узлов обычно выступают стационарные радиостанции. Однако решение ряда специальных задач, например проведение военных или аварийно-спасательных операций, требует создания подвижных коммуникационных сетей (ГЖС), способных не просто обеспечивать коммуникационное соединение, но и изменять форму области покрытия в ходе выполнения задачи путём изменения конфигурации мобильных узлов связи. Для построения таких сетей необходимо иметь мобильные узлы связи, в качестве которых применяют переносные радиостанции, специально оборудованные автомобили, самолеты и т.д. Пример осуществления реконфигурируемой тактической оперативной связи представлен на рисунке 1. Между тем подобные средства имеют общий недостаток - присутствие человека - оператора. Использование же в качестве мобильных узлов связи автономных мобильных роботов-ретрансляторов (АМРР) позволит минимизировать участие человека в создании коммуникационной сети и сосредоточиться на выполнении основных задач, а также снизить риск потери мобильных узлов связи и повысить незаметность средств связи и уровень защиты от несанкционированного доступа [4].

«преследование» и «самонаведение»). Различные формы поведения были реализованы в виде правил.
Рассмотрим пример такого правила для объединения:
Если робот находится вне зоны объединения
повернуться в направлении объединения и начать движение
Иначе
останов.
Эта работа показала, что групповое поведение может быть рассмотрено как комбинация базовых форм поведения более низкого уровня.
2. Симмонс и др. [56] в своей работе рассматривают комбинированную архитектуру, которая носит название distributed robot architecture (DIRA). Подобно ранее рассмотренному примеру данный подход предполагает высокую степень автономности каждого отдельного члена группы. Однако, в отличие от предыдущего, данная архитектура обеспечивает непосредственную координацию действий между роботами. Этот подход основан на многоуровневой архитектуре (рис. 10), при этом структура управления каждым отдельным роботом состоит из нескольких уровней. Высшим уровнем является уровень планирования, в котором принимается решение, как достичь глобальной цели. Под ним располагается исполнительный уровень, на котором происходит синхронизация роботов, формирование последовательности выполнения задач и наблюдение за их выполнением. Самым низшим уровнем является поведенческий, который связывает систему очувствления с исполнительными устройствами. Каждый из этих уровней может взаимодействовать с уровнями расположенными выше и ниже. Кроме того, роботы могут взаимодействовать друг с другом на каждом из уровней с помощью прямого соединения.