[发明专利]一种基于群体智能的移动无线局域网通信技术

说明书

本发明的技术方法能够使移动的无人系统智能节点具有群集性，从而能够利用无线局域网(WLAN)为该移动无人系统中的智能节点之间提供一种经济高效、有服务质量保证的无线宽带通信技术。本发明提出了一种使无人系统中节点具有集群性的模型以及实现该模型的技术方法。本发明基于群体智能技术解决了为移动无人系统中智能节点之间提供经济有效、有QoS保证的无线宽带通信手段的技术难题，使移动WLAN中智能节点集合能够自主随AP节点移动，满足这些节点利用WLAN正常通信的必要条件。

技术领域

本发明属于无人系统和网络通信领域，具体地说是一种能够使移动的无人系统智能节点具有群集性(flocking)的技术，从而利用无线局域网(WLAN)能够为该移动无人系统的智能节点提供一种经济高效、有服务质量保证的无线宽带通信。

背景技术

随着无人系统的智能化、网络化、体系化和敏捷化等技术的发展，由多个机器人构成的无人系统集群已经成为一个重要发展方向。在协同的多机器人系统中，每个机器人是通信网络的一个智能节点。为了满足智能协作和传输多媒体信息的需求，通常要求节点间进行无线宽带通信。当系统的所有节点都能在位于以接入点(AP)为中心的通信半径R的范围内移动时，以IEEE 802.11为标准的无线局域网(WLAN)能够为该系统提供一种经济高效的通信解决方案。而当这些节点需要根据无人系统的任务进行整体移动时，这些节点很可能会移动出WLAN的范围，此时节点间的通信就会中断。而在无人系统实际工作的情况下，智能节点间的协同要求它们之间往往要位于一个相对集中的地理范围内。显然，此时如果我们要求所有智能节点能够自行控制自己的移动行为，使其始终位于以AP为中心的通信半径R的范围内，那么WLAN技术仍能为该移动的无人系统提供有QoS保证的通信支持。我们称所有移动节点都能位于以AP为中心的通信半径R的范围内为移动WLAN正常通信的必要条件。然而，如何使这些智能节点能够自行跟随移动的AP进行移动是个技术挑战。

群集性(flocking)是大量为了一个共同的群体目标而相互作用的智能体所表现出来的一种集体行为。在自然界中，鸟群中的个体往往只需要遵循简单的行为规则，通过相邻个体之间的交互过程即可表现出聚集、不碰撞、同步等群体效应，从而保持鸟群在高速飞行中实现某种行为。因此，如果我们设法使无人系统的智能节点运行人工智能算法而其具有这种群集性，跟随AP节点一道移动，该移动WLAN就能够自动满足WLAN正常通信必要条件的约束。这样，具有这种群集性机制的无人系统能够继续采用原先只能在静止条件下才能采用的WLAN，使得经济高效的WLAN技术能够用于移动的无人系统，从而极大地提升了无人系统的性能价格比。具有群集性的移动WLAN能够为移动的无人系统节点之间的互联互通提供经济高效的带宽通信支持。这种技术能够应用的领域包括：基于移动传感器网络进行大规模分布式感测，多无人机协作执行侦查，监视和作战，多智能体协同控制和自动并行平衡有效载荷等。

发明内容

[发明目的]：本发明的技术方法能够使移动的无人系统智能节点具有群集性，，从而能够利用无线局域网(WLAN)为该移动无人系统中的智能节点之间提供一种经济高效、有服务质量保证的无线宽带通信技术。

[技术方案]：

本发明针对当前工作于地理范围有限、需要不断移动的无人系统缺乏经济有效的宽带通信技术的问题，提出了一种为无人系统节点增加群集性的方法和技术，从而使得该节点集合能够利用经济实用的WLAN技术。这种技术保证无人系统所有节点能够自主随AP节点移动并能够保障智能节点之间进行有QoS保证的无线宽带通信。

本发明的技术方案是：

1、一种基于群体智能的移动无人系统，其特征是它包括：移动无人系统的智能节点使用WLAN通信；

所述的移动无人系统是指该无人系统需要在移动过程中执行特定任务，无人系统的智能节点均具有自主移动能力、执行智能算法程序的能力、获取自身定位信息的能力和利用WLAN通信的能力，并且这些节点均位于以接入点(AP)为中心、以r2为半径的地理范围(高质量通信区域)内；