A Study on Technology Fusion of Distributed Cooperative Control and Wireless Distributed Networks

分布式协同控制与无线分布式网络技术融合研究

基本信息

批准号：
21K04070
负责人：
小林健太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Meijo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ロボットやドローンなどを無線分散ネットワークを介して分散協調制御を行う無線制御システムについて，限られた無線通信リソースの下でさらなる制御性能の向上を図るため，前年度の検討を踏まえ，制御と通信のクロスレイヤ設計・最適化について以下の検討を行った．(A)移動ロボットの自律分散制御において，Wi-Fi等に採用されるCSMA/CA通信を用いた合意制御の制御品質を向上させる通信方式について検討を行った．CSMA/CA通信では，隠れ端末や通信バックオフの重なりによる通信衝突によって制御期間内に制御情報を受信できない場合が生じて合意制御品質が劣化する問題が存在する．これに対し，通信衝突により受信できない制御情報を補うため，隣接するロボットから得た制御情報を自身の制御情報と合わせて転送する手法を考案した．データ長などのパラメータが提案手法の性能に与える影響を評価し，転送データ長が比較的短い場合において合意成功率の向上や移動時間の短縮が図れることを明らかにした．(B)移動ロボットの制御において必要となる屋内での自己位置測定の手法として，Wi-FiアクセスポイントとのRound Trip Time(RTT)を利用した実験環境の構築を進めた．マイコンボードにWi-Fi RTT(IEEE802.11mc)対応無線LANモジュールとRobot Operating System(ROS)制御フレームワークを搭載したドローンを構築し，Wi-Fi RTTを用いた屋内測位に加え，ARマーカーとドローン搭載カメラを用いた屋内測位について検討した．Wi-Fi RTTとARマーカーのそれぞれの方式における屋内飛行時のドローンの自己位置推定精度を実験的に明らかにした．

为了进一步提高无线电控制系统的控制性能，这些系统在有限的无线电通信资源下通过无线电分布式网络对机器人，无人机等进行分布式合作控制，我们考虑了上一年的考虑，对跨层设计以及对控制和通信的优化进行了以下考虑。（a）在移动机器人的自主分布式控制中，我们检查了一种通信方法，该方法使用Wi-Fi中使用的CSMA/CA通信来提高共识控制的质量，等等。在CSMA/CA通信中，存在一个问题，即在某些情况下，共识控制的质量在某些情况下由于隐藏的终端沟通或重叠的沟通造成的沟通碰撞而造成了恶化。作为回应，为了补偿由于通信碰撞而无法收到的控制信息，我们设计了一种方法，其中从相邻机器人获得的控制信息以及其自身的控制信息一起转移。我们评估了参数（例如数据长度）对所提出方法性能的影响，并揭示了当传输数据长度相对较短时，一致性的成功率和缩短的旅行时间可以得到改善。（b）我们使用往返时间（RTT）开发了一个带有Wi-Fi访问点的实验环境，作为在室内自定位的方法，这对于控制移动机器人是必需的。无线LAN模块与Wi-Fi RTT（IEEE802.11MC）兼容，并在微型计算机板上构建了机器人操作系统（ROS）控制框架，除了使用Wi-Fi RTT，使用AR标记和无人机配置的室内室内定位的室内定位外，还检查了一个机器人操作系统（ROS）控制框架。我们通过Wi-Fi RTT和AR标记方法在室内飞行过程中实验阐明无人机自定位估计的准确性。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

CSMA/CAを用いた自律分散制御における通信バックオフと制御周期が合意制御品質に与える影響

CSMA/CA 自主分散控制中通信退避和控制周期对共识控制质量的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ayaka Nakamura;Faramarz Alsharif;Atsushi Umemura;Rion Takahashi;Junji Tamura;Atsushi Sakahara;Fumihito Tosaka;Ryosuke Nakamoto;木村玲太，小林健太郎，中條渉
通讯作者：
木村玲太，小林健太郎，中條渉

ドローン搭載カメラとARマーカーを用いたドローン屋内測位における飛行時の測位精度評価

使用无人机安装的摄像头和 AR 标记评估室内无人机定位飞行过程中的定位精度