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．

针对通过无线分布式网络对机器人、无人机等进行分布式协作控制的无线控制系统，为了进一步提高有限无线通信资源下的控制性能，在前一年的研究基础上，我们开发了一种控制系统我们进行了以下关于跨层设计和优化的研究。 (A)在移动机器人的自主分布式控制中，我们研究了一种使用CSMA/CA通信提高一致性控制的控制质量的通信方法，该通信在Wi-Fi等中采用。在CSMA/CA通信中，存在共识控制质量恶化的问题，因为由于隐藏终端和重叠的通信退避而导致的通信冲突，在控制周期内可能无法接收到控制信息。为了补偿由于通信冲突而无法接收的控制信息，我们设计了一种将从相邻机器人获得的控制信息与自身控制信息一起传输的方法。我们评估了数据长度等参数对所提方法性能的影响，发现当传输的数据长度较短时，可以提高协议的成功率并缩短传输时间。 (B) 我们继续使用往返时间 (RTT) 和 Wi-Fi 接入点构建实验环境，作为控制移动机器人所需的室内自定位测量方法。我们在微电脑板上构建了一架配备Wi-Fi RTT（IEEE802.11mc）兼容无线局域网模块和机器人操作系统（ROS）控制框架的无人机，除了使用Wi-Fi RTT进行室内定位外，我们还安装了AR我们使用机载摄像头研究了室内定位。我们使用 Wi-Fi RTT 和 AR 标记方法通过实验阐明了无人机在室内飞行期间的自身位置估计精度。

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