[发明专利]智能微小型地面机器人与无线传感器节点间的通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能微小型地面机器人通信技术，特别是涉及一种智能微小型地面机器人与无线传感器节点间的通信方法。

背景技术

随着传感器技术和移动机器人技术的不断发展，对于多机器人系统的研究越来越多。传统多机器人或地面无人平台间的通信都是基于电台、无线网卡或串口-以太网转换器，如mobilerobots公司先锋系列机器人、英集斯公司研究版机器人、广茂达公司能力风暴系列机器人，均使用无线网卡作为与外界通信的部件，Amigobot机器人则使用了串口-以太网转换器，它们实际上都是利用高频进行通信，功耗大，占用空间大，通信距离较远。另外，目前国际上流行的Robocup小型足球机器人比赛中采用的无线数据收发模块，以PTR3000为例，是一种半双工收发器，收发芯片的接收与发送共用一个引脚，数据传输速率较低，通信距离有限，适合机器人足球比赛中主控计算机和足球机器人之间的集中式广播通信。智能微小型地面机器人体积小，不适合用无线网卡或电台等占用空间大的通信部件；此外，当多个微小型机器人远距离通信时，类似足球机器人的无线数据收发模块无法实现信息的多跳路由转发。为此，我们设计了一种无线传感器节点用于微小型地面机器人之间的通信，该节点体积小、功耗低，具有感知、处理和无线通信能力，并可以通过RS232接口与智能微小型地面机器人相连实现两者间的双向通信。

图1表示出了无线传感器节点的典型应用——监测环境状态，这类应用主要利用节点的无线通信和数据采集能力将采集的环境信息借助无线传感器网络发送回基站，而利用无线传感器节点作为设备通信部件的应用并未出现。由于无线传感器节点电源能量有限、计算通信及存储等处理能力有限，若将节点作为智能微小型地面机器人的通信部件，需要设计一种低功耗、保证传输质量的通信协议和消息处理方法，确保智能微小型地面机器人移动过程中安全可靠的与外界通信。目前，通过RS232接口连接两个设备间的串行通信协议可参考的标准很多，其中使用较多的是高级数据链路控制协议(HDLC)或点对点协议(PPP)。HDLC协议是一种面向比特的同步协议，图2表示出了它的帧结构，它通过控制字段分为信息帧(I帧)、监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)三种不同类型的帧。HDLC协议传输可靠，采用“0比特插入法”实现对数据的透明传输，缺点是实现复杂，不支持多点平衡配置，在数据头部没有指定协议类型，比较适合计算机之间的通信。PPP协议是面向字节的协议，专为在同等单元之间传输数据包的简单链路而设计，图3表示出了它的帧结构。PPP协议比较适合通信中出现差错概率不大的时候，缺点是不使用序号和确认机制，不能保证链路层数据的可靠传输。

由于无线传感器节点不仅要与智能微小型地面机器人进行通信，还要与其他无线传感器节点进行无线通信，因此上述参考协议都不能直接用于智能微小型地面机器人与无线传感器节点之间的通信。如何针对上述技术存在的缺陷，并结合智能微小型地面机器人与无线传感器节点各自的特点，解决它们之间的通信问题，使得智能微小型地面机器人与无线传感器节点之间的通信协议能够兼容无线传感器节点之间的无线通信协议，实现机器人网络和无线传感器网络无缝接合，将是本发明需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种智能微小型地面机器人与无线传感器节点之间的通信方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。本发明所述的这种智能微小型地面机器人与无线传感器节点之间的通信方法，包括以下步骤：

a：无线传感器节点向智能微小型地面机器人发送消息，包括命令包SCP、传感器信息包LSIP与传感器信息包RSIP；

b：智能微小型地面机器人从无线传感器节点接收消息，根据两者事先定义的通信协议对接收的数据包进行解析，将传感器信息包LSIP和传感器信息包RSIP缓存到数据缓冲池，将命令包SCP缓存到命令缓冲池；

c：智能微小型地面机器人根据事先定义的消息析取规则处理数据缓冲池的传感器信息包SIP和命令缓冲池中的命令包CP；

d：智能微小型地面机器人得到析取结果，若通过与之相连无线传感器节点向其他机器人发送命令包RCP，与之相连的无线传感器节点接收该命令包RCP并无线转发。

所述的方法，其中所述步骤a包括如下步骤：

a1：无线传感器节点定时将传感器模块采集的信息封装成传感器信息包LSIP，在传感器信息包LSIP中标记优先级属性，发给与之相连的智能微小型地面机器人；