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机械人通信与监控——美国国防高级研究打算局

在LANdroids下开辟的节制软件需要处理自我设置装备摆设(自组织以在笼盖区域上构成网状收集,包罗检测相邻节点、成立到一个或多个网关的毗连、并确保区域被完全笼盖)、自我优化(即便在收集构成之后,继续使小“活动”试图找到具有更高信号强度的位置)、自我修复(对因为  LANdroids(局域收集机械人)打算(2007-2010)的次要方针是验证挪动战术无线电中继平台能够在诸如城市地形的非视距通信情况中供给更好的通信毗连的概念。该打算的第一阶段表白智能挪动中继在收集设置装备摆设、优化和自我修复方面可以或许供给更好的系统机能,第二阶段添加了额外的功能,包罗入侵检测和态势感知以及向潜在用户进行实在演示。   图1还显示了暗影,由建筑物堵塞信号的深蓝色区域暗示。在这些区域中,平均信号强度要弱得多,而且通信机能差的区域可能弘远于多径式微惹起的区域。暗影是LANdroids能够通细致心选择其位置来处置的另一种现象。城市情况中的信号传布特征不只很差,并且凡是难以预测。入射角问题,发射器地点的位置问题,以至建筑材料本身也会影响信号强度。在民用范畴中,我们经常通过反复的手工丈量、测试和改良周期来处置这个问题——例如,优化手机信号塔的安插(“你此刻能听到我的声音吗?”)。然而,LANdroids必需按照现实环境来确定“预备好”的切当位置——而不是基于事后打算的地图或其他需要先验细致学问的方式。如许的学问能够加强曾经给定的方式,可是,老是有一个要素需要及时地决定LANdroid节点该当位于哪里。另一个主要概念是,世界的动态变化会影响形成优良位置的要素。老重庆时时开奖号码挪动卡车车队、移除物体或建筑物、或将新物体或建筑物置于恰当位置,可能降低RF连通性,也可能改变RF噪声或情况中其他发射器的位置。在时间t1找到优良固定位置的LANdroid可能需要在时间t2调整其位置。  所有这些现象都转化成对中继节点挪动性的需要,以实现根基的通信笼盖。一旦将智能自主挪动的能力连系到中继器中,其他系统级能力,例如面临节点丢失时的自我修复,也能够被实现。  LANdroids的概念旨在操纵给定发射器的信号强度敏感地依赖于领受器的位置这一现实。图1显示了从城市情况另一侧广播的FM无线电信号在大楼四周的信号强度图。这个信号强度图包含多径式微和暗影的实例。多径式微凡是导致小区域内大的变化。在这个例子中,在只要10英尺(一个波长)的距离上丈量到信号强度变化20dB。在较高频次(例如,2.4GHz)下,较短的波长将导致亚米级的变化。因而,LANdroids挪动中继节点将可以或许通过仅对位置进行小的改变来以大大添加的信号强度。  在城市情况中作战的士兵面对的次要挑战之一,是无线电通信的不靠得住性。建筑物和其他妨碍物接收、反射和衍射无线电信号,形成信号丧失或衰减,并形成高度复杂的信号传布情况,难以精确预测。LANdroids处理这个问题的方案是摆设小型廉价的机械人中继节点,这些节点能够智能地对本身定位,以便将信号传送给通过这些设置步履的士兵,以协助他们施行使命。LANdroids打算的意义在于评估了智能机械人活动的几种手艺,包罗实现分离决策过程的动态形态机方式和按照环境和情况点窜预定义设置装备摆设的“脚本”手艺。  LANdroid是一种小型、廉价、智能的挪动无线电中继节点,由机械人平台(供给恰当的挪动性和感知能力)、处置器、无线电和电源构成。LANdroids系统的概念是:步行的兵士(或差人、救火员等)将各自照顾必然数量的LANdroid,并在他们穿过步履区域时摆设它们。在摆设之后,每个LANdroid将随后挪动,以便作为一个组,它们本人设置装备摆设以外行动区域上构成网状收集,供给姑且通信根本设备,笼盖初始作战人员、后续作战人员、摆设的传感器、UGV等。任何设备在该地域运营将可以或许通过LANdroids网状收集连结通信。网状收集用于通信的长处是具有弹性——收集是多路径、多节点和多重毗连的。若是任何一个节点被仇敌击落或击退,其他节点的数据包就会寻找达到网关的其他路由。LANdroids系统特有的另一个劣势是其余节点现实上能够挪动,以建立新的链路——整个收集能够自我修复,以笼盖整个区域。LANdroids还能够操纵挪动来实施“收集共享”或收集延长,从而在兵士或设备挪动和扩展其操作区域时连结收集笼盖。其他人[1,2,3]曾经研究过了人和机械人在使命期间静态继电器的及时摆设;LANdroids打算的目标是在摆设之后展现中继设备挪动性的价值[4]。
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