无线传感器网络与移动机器人控制

《21世纪先进制造技术丛书》序

序

前言

第1章绪论

1.1无线传感器网络研究

1.1.1无线传感器网络的基本特点

1.1.2无线传感器网络的发展现状与趋势

1.2移动机器人研究

1.3无线传感器网络与移动机器人系统

1.3.1无线传感器网络和多移动机器人的比较

1.3.2无线传感器网络和移动机器人的结合

1.3.3无线传感器网络和移动机器人系统的关键技术

1.4全书的组织结构

1.5小结

第2章无线传感器网络体系结构与构成

2.1无线传感器网络结构

2.1.1无线传感器网络的基本结构形式

2.1.2基于分布式订阅/发布/通知框架的应用结构

2.1.3基于移动Agent应用的无线传感器网络结构

2.2无线传感网络相关协议及重要支持技术

2.2.1数据链路层协议

2.2.2路由协议

2.2.3时间同步

2.2.4数据融合

2.3无线传感器网络节点结构

2.4节点上微型操作系统

2.4.1无线传感器网络节点的操作系统需求

2.4.2TinyOS操作系统

2.5ZigBee技术

2.6小结

参考文献

第3章无线传感器网络的路由技术

3.1引言

3.2无线传感器网络中的QoS支持

3.2.1WSNs中的QoS要求

3.2.2WSNs中QoS支持的主要问题

3.3基于QoS的自适应分簇算法

3.3.1QAC算法模型

3.3.2QAC特点

3.3.3QAC实例计算对比

3.4两阶段成簇自适应分簇算法

3.4.1TCF的技术基础

3.4.2算法过程

3.4.3性能对比计算

3.5基于K-means的能量平衡消耗分簇算法

3.5.1算法模型

3.5.2计算实例

3.6小结

参考文献

第4章无线传感器网络节点定位技术

4.1引言

4.2节点定位的常用技术和典型定位系统

4.2.1常用的测距方法

4.2.2非测距的定位算法

4.2.3典型定位系统

4.3加权质心定位算法

4.3.1改进Euclidean定位计算

4.3.2无线电传播路径损耗模型分析

4.3.3加权质心定位计算

4.3.4算法过程

4.3.5计算实例

4.4基于移动机器人的节点定位算法

4.4.1算法模型

4.4.2算法过程

4.4.3计算实例

4.5小结

参考文献

第5章移动机器人系统与控制框架

5.1移动机器人控制体系结构

5.2常见的移动机器人控制系统

5.2.1Saphira

5.2.2TeamBots

5.2.3Xavier

5.2.4ISR/Berra

5.2.5国内移动机器人系统

5.3移动机器人控制框架研究

5.3.1TCA

5.3.2OROCOS@KTH

5.3.3Player

5.4基于网络的移动机器人控制

5.4.1传统网络机器人的控制

5.4.2基于Player和Web服务器的网络机器人控制和协作

5.4.3基于嵌入式技术的小型网络机器人控制

5.5传感器网络环境下移动机器人的控制框架

5.5.1移动机器人的平台框架

5.5.2移动机器人的混合式控制体系结构

5.6小结

参考文献

第6章移动机器人的定位与导航

6.1引言

6.2移动机器人定位方式

6.2.1相对定位

6.2.2绝对定位

6.3室内移动机器人超声波定位系统

6.3.1系统原理及工作流程

6.3.2节点上的程序系统

6.3.3传感器节点

6.3.4仿真分析

6.4同时定位与制图算法

6.4.1同时定位与制图算法介绍

6.4.2SLAM算法性质

6.4.3SLAM算法分类

6.4.4一种基于线特征的SLAM算法

6.4.5SLAM算法仿真

6.4.6基于SLAM的导航算法

6.5小结

参考文献

第7章移动机器人运动控制策略

7.1引言

7.2单个移动机器人路径规划

7.2.1基于模型的控制

7.2.2基于规则的控制

7.3多机器人系统编队控制

7.3.1集中式控制

7.3.2分布式控制

7.4多机器人系统的动态特性分析

7.5小结

参考文献

第8章机器人仿真系统

8.1引言

8.2几种典型的机器人仿真系统

8.2.1MicrosoftRoboticsStudio

8.2.2MissionLab

8.2.3MultiSim

8.2.4Swarm

8.3Player/Stage

8.3.1概述

8.3.2Player介绍

8.3.3Stage

8.3.4world文件和cfg文件

8.3.5仿真实例

8.4VisualRobotSoft

8.4.1仿真软件总体设计

8.4.2仿真软件功能设计

8.4.3仿真实例

8.5小结

参考文献

第9章分布式传感与控制系统的消息订阅/发布/通知模型

9.1引言

9.2分布式系统的消息订阅/发布/通知模型

9.3固定结构系统的消息订阅/发布/通知模型

9.3.1模型的实现

9.3.2在Player/Stage中的应用实例

9.4Nornadic系统中的消息订阅/发布/通知模型

9.4.1模型的需求及实现

9.4.2单数据源的控制节点漫游

9.4.3多数据源的控制节点漫游

9.5基于AODV的移动Ad-hoc类型系统的消息订阅/发布/通知模型

9.6小结

参考文献

第10章无线传感器网络一机器人系统实验平台

10.1引言

10.1.1通用网络仿真平台的二次开发

10.1.2专用无线传感器网络仿真平台

10.1.3无线传感器网络工程实验床

10.2无线传感器网络一机器人实验平台系统体系结构

10.2.1系统控制平台

10.2.2传感信息采集

10.2.3服务器

10.2.4客户端

10.3GIS环境信息的注入与多Agent仿真

10.3.1GIS环境信息的注入

10.3.2典型多Agent仿真平台A-globe

10.4系统硬件平台

10.4.1多功能Sink节点

10.4.2无线传感器节点MICAz

10.4.3移动机器人

10.5远程Web监控

10.5.1网络服务程序

10.5.2基于Web的平台数据监控

10.6小结

参考文献

第11章智能空间关键技术与应用

11.1引言

11.1.1智能空间的主要特征

11.1.2智能空间的关键技术

11.2智能空间中的实体协同

11.2.1资源描述和发现机制

11.2.2基于代理的多网络通信机制

11.3支持智能空间的传感器网络的网格服务系统

11.3.1概述

11.3.2传感器网络和网格系统

11.3.3系统框架和体系结构

11.3.4服务实现和应用场景

11.4智能空间中移动机器人的位置感知

11.5智能空间中的移动智能终端

11.5.1智能空间与游牧服务

11.5.2融入智能空间的移动智能终端

11.5.3基于MIT的应用原型

11.6小结

参考文献

　　本书探讨了传感器网络和移动机器人的特点和优势，定义了几种传感器网络和移动机器人组合方式。针对传感器网络和移动机器人组合系统的关键技术，从体系结构和框架、路由、定位、导航、消息订阅与发布、仿真等方面展开深入的分析和探讨。在此基础上，本书还探讨了实验平台的搭建技术，并分析了基于传感器网络和机器人的智能空间的构建与应用。总之，本书体现了当前国际上在传感器网络和移动机器人方面研究的趋势，清楚地展示了课题组这几年在该领域的研究与实践体会和成果，希望能够为传感器网络和移动机器人的研究与发展提供一点帮助。　　本书深入论述了传感器网络和移动机器人的概念、特点和关键技术，第一次将移动机器人和传感器网络结合进行探索分析，反映出无线传感器网络和移动机器人技术的最新研究成果和发展方向。全书围绕分布式传感与控制系统的新形式传感器网络与移动机器人系统展开，共分11章，分别从传感器网络的系统结构、路由、节点定位、移动机器人的控制框架、定位与导航、控制策略、仿真系统与实验平台和智能空间等角度阐述，内容丰富新颖，理论研究与技术开发、应用分析并重，涉及面广。　　本书可作为计算机、电子信息和自动化及相关专业的研究生教材，也可供从事无线传感器网络和移动机器人领域的研究人员和工程技术人员参考。