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沈陽(yáng)自動(dòng)化所在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度研究中取得進(jìn)展

http://www.debgrams.com 2021-02-04 16:38 來源:沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所

    近日,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度研究中取得重要進(jìn)展,提出了一種基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu),并為之設(shè)計(jì)了一種全新的傳輸調(diào)度方法,為保證智能工廠中AGV數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠、有序傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。相關(guān)研究成果以Transmission Scheduling with Order Constraints in WIA-FA based AGV Systems為題,發(fā)表在IEEE Internet of Things Journal上。

  隨著嵌入式計(jì)算、工業(yè)傳感和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化正在朝著智能制造方向轉(zhuǎn)變。為了提高物流運(yùn)輸效率,智能工廠中迫切需要使用大量AGV作為運(yùn)載工具。無線網(wǎng)絡(luò)作為AGV系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,可有效實(shí)現(xiàn)AGV與控制中心之間的信息傳輸。傳統(tǒng)的AGV系統(tǒng)主要采用WiFi(IEEE 802.11)和ZigBee(IEEE 802.15.4)兩種通用無線技術(shù),但WiFi和ZigBee均采用CSMA/CA機(jī)制,在負(fù)載較重的網(wǎng)絡(luò)及惡劣的工業(yè)環(huán)境中,其不易保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。此外,為了避免碰撞,一些AGV系統(tǒng)對(duì)AGV的運(yùn)動(dòng)順序存在嚴(yán)格限制。因此,同時(shí)考慮實(shí)時(shí)性、可靠性和順序約束的AGV傳輸調(diào)度研究具有較高的理論和應(yīng)用價(jià)值。

  沈陽(yáng)自動(dòng)化所工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)課題組在研究員梁煒和鄭萌的帶領(lǐng)下,首次提出了基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu),并為之設(shè)計(jì)了一種考慮順序約束的實(shí)時(shí)可靠傳輸調(diào)度方法。該方法主要包括網(wǎng)絡(luò)超幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化和基于動(dòng)態(tài)期望丟包率的時(shí)隙分配兩個(gè)方面。在網(wǎng)絡(luò)超幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化中,研究人員證明了當(dāng)可用時(shí)隙總數(shù)一定時(shí),順序分配可比交織分配提供更高的可靠性。基于優(yōu)化后的超幀,為各AGV分配數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙。該過程主要包括兩個(gè)步驟:根據(jù)預(yù)設(shè)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)期望丟包率為各AGV靜態(tài)預(yù)留時(shí)隙;根據(jù)預(yù)留后剩余時(shí)隙個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各AGV期望丟包率,從而調(diào)節(jié)它們所分得的時(shí)隙數(shù)。和傳統(tǒng)方法相比,該傳輸調(diào)度方法在保證實(shí)時(shí)性和順序性的前提下,提高了傳輸可靠性。

  近年來,圍繞工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的研究,沈陽(yáng)自動(dòng)化所在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、拓?fù)淇刂啤⒕G色認(rèn)知組網(wǎng)方法、高可靠傳輸技術(shù)、異構(gòu)無線共存和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等方面取得了重要進(jìn)展,相關(guān)工作分別以論文形式發(fā)表在Proceedings of The IEEE,IEEE Transactions on Industrial InformaticsIEEE Internet of Things Journal,IEEE Transactions on Wireless Communications,IEEE Transactions on Vehicular TechnologyIEEE Sensors Journal,IEEE Systems Journal等期刊上,研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化。沈陽(yáng)自動(dòng)化所在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究逐漸深入,國(guó)內(nèi)外影響力也在穩(wěn)步提升。

圖1 基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu)示例

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圖2 數(shù)據(jù)傳輸順序約束

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    圖3 所提方法(DELTA)與四種傳統(tǒng)方法在不同信道條件下的性能對(duì)比

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