《21世纪先进制造技术丛书》序 1
序 1
前言 1
第1章 绪论 1
1.1无线传感器网络研究 1
1.1.1无线传感器网络的基本特点 1
1.1.2无线传感器网络的发展现状与趋势 2
1.2移动机器人研究 5
1.3无线传感器网络与移动机器人系统 7
1.3.1无线传感器网络和多移动机器人的比较 7
1.3.2无线传感器网络和移动机器人的结合 8
1.3.3无线传感器网络和移动机器人系统的关键技术 9
1.4全书的组织结构 10
1.5小结 11
第2章 无线传感器网络体系结构与构成 12
2.1无线传感器网络结构 12
2.1.1无线传感器网络的基本结构形式 13
2.1.2基于分布式订阅／发布／通知框架的应用结构 13
2.1.3基于移动Agent应用的无线传感器网络结构 15
2.2无线传感网络相关协议及重要支持技术 16
2.2.1数据链路层协议 17
2.2.2路由协议 18
2.2.3时间同步 18
2.2.4数据融合 19
2.3无线传感器网络节点结构 20
2.4节点上微型操作系统 21
2.4.1无线传感器网络节点的操作系统需求 21
2.4.2TinyOS操作系统 21
2.5ZigBee技术 22
2.6小结 23
参考文献 23
第3章 无线传感器网络的路由技术 25
3.1引言 25
3.2无线传感器网络中的QoS支持 27
3.2.1WSNs中的QoS要求 28
3.2.2WSNs中QoS支持的主要问题 29
3.3基于QoS的自适应分簇算法 30
3.3.1QAC算法模型 31
3.3.2QAC特点 34
3.3.3QAC实例计算对比 35
3.4两阶段成簇自适应分簇算法 36
3.4.1TCF的技术基础 36
3.4.2算法过程 36
3.4.3性能对比计算 39
3.5基于K-means的能量平衡消耗分簇算法 42
3.5.1算法模型 42
3.5.2计算实例 48
3.6小结 51
参考文献 52
第4章 无线传感器网络节点定位技术 54
4.1引言 54
4.2节点定位的常用技术和典型定位系统 55
4.2.1常用的测距方法 55
4.2.2非测距的定位算法 56
4.2.3典型定位系统 57
4.3加权质心定位算法 58
4.3.1改进Euclidean定位计算 59
4.3.2无线电传播路径损耗模型分析 59
4.3.3加权质心定位计算 61
4.3.4算法过程 61
4.3.5计算实例 62
4.4基于移动机器人的节点定位算法 64
4.4.1算法模型 64
4.4.2算法过程 68
4.4.3计算实例 69
4.5小结 72
参考文献 72
第5章 移动机器人系统与控制框架 74
5.1移动机器人控制体系结构 74
5.2常见的移动机器人控制系统 77
5.2.1Saphira 77
5.2.2TeamBots 78
5.2.3Xavier 78
5.2.4ISR／Berra 79
5.2.5国内移动机器人系统 80
5.3移动机器人控制框架研究 81
5.3.1TCA 82
5.3.2OROCOS＠KTH 83
5.3.3Player 86
5.4基于网络的移动机器人控制 87
5.4.1传统网络机器人的控制 88
5.4.2基于Player和Web服务器的网络机器人控制和协作 88
5.4.3基于嵌入式技术的小型网络机器人控制 90
5.5传感器网络环境下移动机器人的控制框架 92
5.5.1移动机器人的平台框架 93
5.5.2移动机器人的混合式控制体系结构 94
5.6小结 95
参考文献 96
第6章 移动机器人的定位与导航 98
6.1引言 98
6.2移动机器人定位方式 98
6.2.1相对定位 98
6.2.2绝对定位 99
6.3室内移动机器人超声波定位系统 99
6.3.1系统原理及工作流程 99
6.3.2节点上的程序系统 103
6.3.3传感器节点 104
6.3.4仿真分析 109
6.4同时定位与制图算法 118
6.4.1同时定位与制图算法介绍 118
6.4.2SLAM算法性质 118
6.4.3SLAM算法分类 119
6.4.4一种基于线特征的SLAM算法 120
6.4.5SLAM算法仿真 128
6.4.6基于SLAM的导航算法 131
6.5小结 134
参考文献 134
第7章 移动机器人运动控制策略 136
7.1引言 136
7.2单个移动机器人路径规划 137
7.2.1基于模型的控制 137
7.2.2基于规则的控制 143
7.3多机器人系统编队控制 151
7.3.1集中式控制 151
7.3.2分布式控制 152
7.4多机器人系统的动态特性分析 159
7.5小结 162
参考文献 163
第8章 机器人仿真系统 165
8.1引言 165
8.2几种典型的机器人仿真系统 165
8.2.1Microsoft Robotics Studio 165
8.2.2MissionLab 166
8.2.3MultiSim 167
8.2.4Swarm 167
8.3Player／Stage 168
8.3.1概述 168
8.3.2Player介绍 169
8.3.3Stage 173
8.3.4world文件和cfg文件 174
8.3.5仿真实例 177
8.4Visual RobotSoft 179
8.4.1仿真软件总体设计 179
8.4.2仿真软件功能设计 180
8.4.3仿真实例 192
8.5小结 193
参考文献 193
第9章 分布式传感与控制系统的消息订阅／发布／通知模型 195
9.1引言 195
9.2分布式系统的消息订阅／发布／通知模型 196
9.3固定结构系统的消息订阅／发布／通知模型 198
9.3.1模型的实现 198
9.3.2在Player／Stage中的应用实例 200
9.4Nomadic系统中的消息订阅／发布／通知模型 202
9.4.1模型的需求及实现 202
9.4.2单数据源的控制节点漫游 204
9.4.3多数据源的控制节点漫游 204
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 208
9.6小结 210
参考文献 210
第10章 无线传感器网络-机器人系统实验平台 212
10.1引言 212
10.1.1通用网络仿真平台的二次开发 212
10.1.2专用无线传感器网络仿真平台 216
10.1.3无线传感器网络工程实验床 218
10.2无线传感器网络-机器人实验平台系统体系结构 220
10.2.1系统控制平台 220
10.2.2传感信息采集 222
10.2.3服务器 222
10.2.4客户端 223
10.3GIS环境信息的注入与多Agent仿真 223
10.3.1GIS环境信息的注入 223
10.3.2典型多Agent仿真平台——A-globe 224
10.4系统硬件平台 226
10.4.1多功能Sink节点 226
10.4.2无线传感器节点MICAz 227
10.4.3移动机器人 229
10.5远程Web监控 230
10.5.1网络服务程序 230
10.5.2基于Web的平台数据监控 233
10.6小结 238
参考文献 238
第11章 智能空间关键技术与应用 240
11.1引言 240
11.1.1智能空间的主要特征 241
11.1.2智能空间的关键技术 241
11.2智能空间中的实体协同 242
11.2.1资源描述和发现机制 242
11.2.2基于代理的多网络通信机制 247
11.3支持智能空间的传感器网络的网格服务系统 249
11.3.1概述 249
11.3.2传感器网络和网格系统 249
11.3.3系统框架和体系结构 250
11.3.4服务实现和应用场景 254
11.4智能空间中移动机器人的位置感知 258
11.5智能空间中的移动智能终端 259
11.5.1智能空间与游牧服务 259
11.5.2融入智能空间的移动智能终端 260
11.5.3基于MIT的应用原型 263
11.6小结 265
参考文献 266