面向機器人救援通信的無線協(xié)作通信機制研究.pdf

1、機器人救援通信中各種無線接入技術(shù)的使用，使得機器人救援這一異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性更加突出。協(xié)作通信機制是近年來無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究的一個重要方向。本文以資源受限、動態(tài)變化的復(fù)雜的機器人救援通信環(huán)境為研究背景，采用分布式優(yōu)化、協(xié)作中繼、博弈論和協(xié)同調(diào)度等理論和方法，研究機器人救援通信中的動態(tài)頻譜感知、協(xié)作中繼優(yōu)化、最優(yōu)功率控制和分布式隊列調(diào)度等問題，建立一套機器人救援無線協(xié)作通信機制。主要研究工作如下:
　　 論文首先為機

2、器人救援通信建立智能認(rèn)知協(xié)作通信系統(tǒng)模型，在模型中各個節(jié)點將認(rèn)知的局部信息與其它節(jié)點進行共享，通過信息融合機制獲得針對整個網(wǎng)絡(luò)更為準(zhǔn)確的全局信息。各個用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動態(tài)獲取網(wǎng)絡(luò)資源，篩選出最優(yōu)的協(xié)作中繼進行數(shù)據(jù)傳輸;各個用戶基于自身的利益通過博弈得到最佳的功率分配，并通過分期協(xié)同調(diào)度機制保證通信的實時性和公平性;提高機器人救援通信的協(xié)同傳輸效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。為實現(xiàn)服務(wù)可靠、能量高效、覆蓋范圍廣的機器人救援通信提供一套有效的保障機制。<

3、br>　　 對機器人救援通信頻譜資源利用的研究主要集中在使用認(rèn)知無線電技術(shù)感知可用授權(quán)頻譜。針對動態(tài)認(rèn)知無線電技術(shù)中頻譜感知性能與資源消耗之間的矛盾，提出一種分布式協(xié)作優(yōu)化的頻譜感知算法。設(shè)置頻譜感知能量雙門限將認(rèn)知用戶分成可信組和非完全可信組，采用次梯度法對頻譜感知效用函數(shù)進行分布式協(xié)作優(yōu)化，動態(tài)調(diào)整能量檢測閾值，提高動態(tài)變化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的非完全可信認(rèn)知用戶檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。并根據(jù)優(yōu)化過程的收斂特性選擇參與協(xié)作的認(rèn)知用戶，再通過加權(quán)融

4、合獲得頻譜感知結(jié)果。分布式協(xié)作優(yōu)化的頻譜感知算法不僅提高了認(rèn)知用戶頻譜感知的準(zhǔn)確性和檢測速度，同時降低了網(wǎng)絡(luò)開銷。
　　 針對機器人救援通信高帶寬大容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸需求，引入?yún)f(xié)作中繼機制將若干中繼節(jié)點形成虛擬天線陣列，協(xié)助源節(jié)點和目的節(jié)點進行通信。為獲得最佳的空間分集增益和用戶分集增益，提出一種基于等價信道增益的機會中繼選擇算法，利用瞬時比特錯誤概率獲得等價的信道增益，根據(jù)等價信道增益有效地選擇和管理中繼節(jié)點，避免由于引入信道

5、質(zhì)量較差的中繼節(jié)點導(dǎo)致的通信質(zhì)量下降，進而減少數(shù)據(jù)傳輸時延并提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的信道容量。在此基礎(chǔ)上，為了降低多個源用戶和中繼用戶的能量消耗，構(gòu)造效用函數(shù)和中繼用戶的虛擬價格，從每個用戶自身的利益出發(fā)構(gòu)造多主多從的兩級分布式博弈算法，通過非協(xié)作博弈達到虛擬價格均衡，在保證數(shù)據(jù)通量的前提下得到最優(yōu)功率分配，可降低節(jié)點之間的鏈路干擾，延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期，實現(xiàn)對源節(jié)點和中繼節(jié)點功率聯(lián)合優(yōu)化。
　　 針對機器人救援通信中數(shù)據(jù)的突發(fā)性和局部性，