[发明专利]基于无线传感器网络的移动节点编队避障方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络在移动节点队列运动控制领域，具体涉及一种移动节点编队避障方法。

背景技术

随着现代传感器、通信、计算机技术的发展，传感器网络中的移动节点技术亦得到了很大发展，多移动节点系统因其在信息感知、获取、任务分配等方面的大量优势逐渐成为专家学者的热点研究对象。由于目前节点作业环境的日益复杂化和不可预见性，多移动节点间的协作问题便成为研究热点之一。

实际应用中，移动节点通常工作在地形复杂、通信受限的障碍物环境中，实际环境的动态性和不可预见性加大了移动节点避障的难度。对于移动节点来说，感知范围之外的区域均为未知，在向目标点行进的过程中往往会遇到突发状况，这些障碍物的存在势必会打乱移动节点行进队列，影响到移动节点从出发点到目标点的理想路径。

目前的方法存在的缺陷，一、无线节点的动态感知范围窄；二、节点通信和临时自主处理突发状况的能力较差。

发明内容

本发明是为了解决在移动节点编队避障过程中无线节点的动态感知范围窄，以及节点通信和临时自主处理突发状况的能力差的问题，从而提供一种基于无线传感器网络的移动节点编队避障方法。

它首先将一个主节点和N个从节点组成无线网络，形成一个移动节点编队，N为正整数；

基于无线传感器网络的移动节点编队避障方法由以下步骤实现：

步骤一、在第K时刻下，主节点采用M个超声波传感器对主节点的行进方向进行障碍物检测；所述M个超声波传感器能够覆盖所述移动节点编队行进方向区域；M为正整数；K的初始值为1；

步骤二、主节点判断是否检测到障碍物，如果判断结果为是，则执行步骤二一；如果判断结果为否，则执行步骤八；

步骤二一、主节点根据M个超声波传感器返回的超声波信号进行数据融合处理，获得障碍物的位置坐标，以及障碍物与主节点行进方向之间的夹角；并执行步骤三；

步骤三、主节点将步骤二一中获得的障碍物的位置坐标，以及障碍物与主节点行进方向之间的夹角分别发送给N个从节点；

步骤四、每个从节点均采用磁阻传感器采集自身的位姿信息，并依据地磁原理换算成该从节点的航向角度；

步骤五、每个从节点根据获得的航向角度与主节点发送的障碍物的位置坐标，以及主节点行进方向之间的夹角判断障碍物是否在该从节点的行进路线上；如果判断结果为是，则执行步骤五一；如果判断结果是否，则执行步骤五二；

步骤五一、该从节点对自身的行进路线进行规划，并将规划结果返回主节点，并执行步骤六；

步骤五二、该从节点设定沿原行进路线行进，并将该设定结果返回主节点，并执行步骤八；

步骤六、主节点根据各节点的行进路线的规划控制移动节点编队进行避障，并在完成避障执行步骤七；

步骤七、主节点控制无线网络中的各节点恢复成步骤一中的移动节点编队的队型，并执行步骤八；完成第K时刻的移动节点编队避障；

步骤八、令K的值加1，返回执行步骤一；进行下一时刻的移动节点编队避障。

步骤六中主节点根据各节点的行进路线的规划控制移动节点编队进行避障是通过切线法实现的。

移动节点编队中的各移动节点采用与信标节点之间的通信的方式来定位节点自己的位置，将接收到的邻近移动节点的信号强度换算与该邻近移动节点的距离和角度。

本发明基于无线传感器网络，多移动节点基于主-从控制方法，主节点与从节点分工配合、协作完成任务进行分布式避障。本发明在移动节点编队避障过程中，无线节点的动态感知范围大，节点通信和临时自主处理突发状况的能力得以大幅度提高。

附图说明