基于车载自组网络模式的小车互联应用开发

在国内，从"七五"开始，我国的移动机器人研究开始起步，经过多年来的发展，己经取得了一定的成绩。清华大学智能移动机器人于1994年通过鉴定。涉及到五个方面的关键技术：基于地图的全局路径规划技术研究（准结构道路网环境下的全局路径规划、具有障碍物越野环境下的全局路径规划、自然地形环境下的全局路径规划）；基于传感器信息的局部路径规划技术研究（基于多种传感器信息的"感知一动作"行为、基于环境势场法的"感知一动作"行为、基于模糊控制的局部路径规划与导航控制）；路径规划的仿真技术研究（基于地图的全局路径规划系统的仿真模拟、室外移动机器人规划系统的仿真模拟、室内移动机器人局部路径规划系统的仿真模拟）；传感技术、信息融合技术研究（差分全球卫星定位系统、 磁罗盘和光码盘定位系统、超声测距系统、视觉处理技术 信息融合技术）；智能移动机器人的设计和实现（智能移动机器人THMR—111的体系结构、高效快速的数据传输技术、自动驾驶系统）。香港城市大学智能设计、自动化及制造研究中心的自动导航车和服务机器人。中国科学院沈阳自动化研究所的AGV和防爆机器人。中国科学院自动化所自行设计、制造的全方位移动式机器人视觉导航系统。哈尔滨工业大学于1996年研制成功的导游机器人等等。

　　但是，在国内并没有哪个大学或组织侧重于研究智能移动机器人间的通信。尤其在汽车行业越来越智能化的今天，把我们已有的导航机器人、视觉导航系统等等，通过无线自组网应用到汽车通信领域显得尤为重要。开发这样一种网络就需要ad-hoc技术和当今国际研究热点——802.11p协议。

　　Ad-Hoc的英文原意是"特别的、特定的"，Ad-Hoc网络是建立在特定场合的无线网络，由路由器Router和主机Host组成，这些节点可以任意移动位置，因此网络的拓扑结构是任意而不可预测的。Ad-Hoc网络的应用场合非常广泛，早期应用于军队、警察、救护等系统中，这些场合情况紧急，时常伴有灾难和危险。1972年，美国DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）就启动了分组无线（PRNET，Packet Radio NETwork）项目，研究分组无线网在战场环下数据通信中的应用。项目完成之后，DAPRA又在1993年启动了高存性自适应网络（SURAN，Survivable Adaptive Network）项目，研究如何将PRNET的成果加以扩展，以支持更大规模的网络，还要开发能适应战场快速变化环境下的自适应网络协议。1994年DARPA又启动了全球移动信息系统（GloMo，Globle Mobile Information Systems）项目。在分组无线网已有成果的基础上对能够满足军事应用需要的、可快速铺设、高抗毁性的移动信息系统进行全面深入的研究，并一直持续至今。

　　早前提出的移动自组织网络（MANET）是一种自治的网络，移动节点可以在飞机、船舶上，也可在卡车、小汽车上。从这一意义上来说，车载自组织网络（VANET）完全可以看作是移动自组织网络MANET的一个重要分支。车辆自组网与传统无线通信系统相比较，具有车辆高速行驶、信道快速衰落、多普勒效应严重、网络拓扑变化快等特征，这些也都是当前无线移动通信面临的主要难题。

　　把Ad-Hoc技术和移动自组网的概念应用到汽车通信领域成为一种趋势，车载环境无线接入（WAVE）被视为下一代专用短距通信（DSRC）技术，能够提供高速的车到车（V2V）和车到中心台（V2I）数据传输，主要可以用于智能交通系统（ITS），车辆安全服务以及车上因特网接入。WAVE系统工作于5.850～5.925 GHz，采用OFDM传输技术，能够达到3～27Mbit/s的信息传输速率。在WAVE系统中，一个路侧单元（RSU）可以覆盖方圆1 000英尺。WAVE系统就是基于IEEE 802.11p协议，此系统就能克服以往车载自组网络具有车辆高速行驶、信道快速衰落、多普勒效应严重、网络拓扑变化快等特征。

　　2、设计目的

　　1994年，美国的一个机器人丹蒂（Dante）探索了南极洲的埃力柏斯火山口，这无疑是智能机器人最新技术的示范。该探险行动实际上是由相互协作的两个机器人来执行的。其中一个是善于爬坡的运输机器人，把丹蒂从营地送到火山口边缘，然后丹蒂用攀登绳索下去取样。虽然该项行动遇到故障，但是人们普遍承认该机器人系统是成功的。

事实上，这是代表当前智能机器人最高水平的自主式移动机器人（AMR）系列中的一个。自主式移动机器人，它要求在野外非结构化环境中自主地执行一系列任务，例如侦察、探险、搬运等等。环境变化的不确定性意味着机器人必须有良好的环境感知、行动规划与决策、灵巧的机动控制等功能。涉及的技术