多移动机器人通信技术综述

较见表１。

在各种拓扑结构中，总线形拓扑结构在多机器人通信中应用得较多。总线拓扑的重要特征是可采用多址访问和广播介质，易于组成分布式系统。总线拓扑的典型代表是著名的以太网。总线结构是目前多机器人通信系统中采用最多的一种拓扑形式，其优点是具有较好的坚固性［５］。

个网络信号处理量下降。

对于应用层协议的研究，目前基于多智能体的实时通信系统中，多采用ＴＣＰ协议，以保证系统的稳定性和可靠性，基本不发生丢包的现象。但是，这是以牺牲系统的实时性为代价的，往往达不到预期的效果。相反，无连接的、不可靠的、尽最大努力投递报文的ＵＤＰ协议虽然没有差错控制、超时重发、拥塞控制等可靠性保证策略，但这也正是ＵＤＰ的特点所在。在基于ＵＤＰ的通信中，没有发送之前建立连接的过程，也没有发送方等待确认包的“握手”过程，但保证了ＵＤＰ的“轻量”、快速的特点，在网络质量较好的情况下仍然是首要选择［１０］。因此可考虑使用ＴＣＰ协议和ＵＤＰ协议结合的通信协议。

３．２　智能体通信方式

在多智能体机器人系统中，常用通信方式有：黑板模式、联邦方式、广播方式、点到点方式［１１］，详见表２。

３．３　基本通信模型

在计算机系统中，目前常用的通信模型有“客户／服务器”模型（Ｃ／Ｓ：Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ）和“点对点”模型（Ｐ２Ｐ：Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ）。

３．３．１　Ｃ／Ｓ模型

在基于Ｃ／Ｓ模型的通信系统中，机器人之间的通信必须通过通信服务器“中转”，系统有中心服务器，所有客

户进程与服务器进程进行双向通信，客户进程间无直接通路。此模型适用于需

要集中控制的应用，中心服务器利用其特殊地位了解各客户机的需求，这有利于对客户进程的管理以及实现通信资源的合理分配与调度；另外，Ｃ／Ｓ模型结构简单、易于实现，便于错误诊断及系统维护。其缺点也很明显：客户进程间通信效率低，服务器工作负荷大，服务器性能及网络带宽是影响系统性能的瓶颈；中心服务器的错误会导致整个系统的崩溃。

３．３．２　Ｐ２Ｐ模型

Ｐ２Ｐ通信模型由中心结构改变为分布式结构，节点间通信不经过中心服务器的转发，而是直接进行通信，提高了通信效率；系统运行不依赖于模型中某个节点，因此系统负载较为均衡、可靠性高。然而，Ｐ２Ｐ模型并不适用于包含控制、调度、管理等任务的应用。我们希望有一种机制能对系统资源进行统一、可预计分配。如果采用Ｐ２Ｐ模型来实现，由于智能体的对等特性，那么每个智能体都要保存所有智能体的状态信息，增加了本地存储负担；智能体内部状态的任何变化都必须及时通知其它智能体，增加了网络通信负担；每个智能体都必须处理控制或调度相关的计算，增加了系统负担。

由于多机器人系统是典型的分布式多表２　　通信方式比较

３　基于多移动机器人的通信模型研究

协作是多机器人系统的重要特征，协作的实现离不开通信。在多智能体机器人环境中，通信系统的构建与实现，要为多机器人系统提供良好的通信平台以实现总体控制功能。

３．１　机器人通信访问协议［３，４］

针对保证实时通信的研究工作有很多，如令牌总线、令牌环、分布式队列双总线、光纤分布数据接口等。这些解决方法都需要维持一个物理或逻辑环，增加的硬件设备导致费用较高，管理和分发很复杂，带来的系统负担将较大。在总线拓扑结构里总线式ＣＳＭＡ／ＣＡ得到广泛应用［６，７］。ＣＳＭＡ／ＣＡ的目的是避免冲突，而不是检测冲突是否存在。ＣＳＭＡ／ＣＡ存取方式存在的一个问题是报文分组冲突后，仍然继续发送直至全部结束，如果冲突各方检测到冲突后能及时停止发送，则可使信道有效利用率得到提高。而ＣＳＭＡ／ＣＤ协议［８，９］的存取方式是根据上述要求改进而来的。采用ＣＳＭＡ／ＣＤ控制方式时，不足的一面是，当各机器人发送请求的频率越高，信号冲突的可能性就越大，从而造成整

表１　　通信拓扑结构比较