[發明專利]針對AGV無線網絡有序數據包的實時可靠傳輸調度方法

在審

• 申請號: 202010720260.1
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN114051007A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 梁煒;石華光;鄭萌;彭士偉;張思超;王愷;夏曄
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L47/625
• 分類號: H04L47/625;H04L49/90
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及工業無線網絡技術，具體地說是針對AGV無線網絡有序數據包的實時可靠傳輸調度方法。該方法包括AGV(Automated Guided Vehicle)網絡架構和數據包傳輸機制設計，網絡超幀結構設計，傳輸調度算法設計三個步驟。本發明方法綜合考慮AGV網絡中單個數據包有嚴格時延要求，數據包之間有傳輸順序要求，上、下行鏈路易丟包的特點，以網絡的傳輸可靠性作為衡量調度方法性能的指標，基于控制包生成順序設計新的網絡超幀。在每個超幀，根據上、下行鏈路的丟包率以及網絡期望丟包率，為每條鏈路分配時隙個數。此外，動態調節網絡期望丟包率從而在截止期內最大化網絡的傳輸可靠性。

技術領域

本發明涉及工業無線網絡技術，具體地說是一種針對AGV無線網絡有序數據包的實時可靠傳輸調度方法。

背景技術

隨著嵌入式計算、傳感器技術和無線通信技術的迅速發展，工業自動化正向著智能制造轉變。基于在定制化產品、降低能耗、降低勞動力成本等方面的優勢，近年來智能制造受到工業界和學術界的廣泛關注。在智能制造時代，人們期望生產線更加靈活和智能，以滿足新的需求。為此，迫切需要大規模使用AGV提高工廠的物流運輸效率。

作為AGV(Automated Guided Vehicle)系統的關鍵部件之一，無線網絡用于實現AGV與控制中心的信息交互。傳統的無線AGV系統主要基于WiFi和ZigBee。由于在MAC層采用CSMA/CA接入機制，在網絡負載較重時，WiFi和ZigBee的網絡性能面臨嚴重不確定性。因此為確保實時性和可靠性，TDMA更適合作為AGV網絡的MAC層接入機制。

AGV系統為了避免碰撞，對每臺AGV的運動有嚴格的順序限制。無線AGV系統中的順序限制導致FD數據包的順序限制。此外，工業環境中的無線通信還受到多徑衰落、陰影遮蔽、共信道干擾等多種因素的嚴重影響。

發明內容

為了解決以上不足，本發明提出一種針對AGV無線網絡有序數據包的實時可靠傳輸調度方法。該方法包括AGV網絡架構和數據包傳輸機制設計，網絡超幀結構設計，傳輸調度算法設計三個步驟。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：針對AGV無線網絡有序數據包的實時可靠傳輸調度方法，在AGV網絡中，分別為AGV搭載的現場設備FD_i分配下行控制包時隙個數和上行ACK時隙個數，包括以下步驟：

在下行鏈路中，用于實現網關和AGV之間通信的接入設備AD發送控制包CPKT_i到目的AGV搭載的現場設備FD_i以指示FD_i的下一步動作；所述控制包CPKT_i為通過網關所接收的AGV調度服務器為AGV搭載的現場設備生成的控制包；i＝1,2,...,N，N為AGV數量；

FD_i收到CPKT_i之后，通過上行鏈路回復ACK包至接入設備AD。

所述接入設備AD將接收到的控制包存儲在緩存隊列中；接入設備AD收到來自FD_i的ACK包之后，從緩存隊列中移除相應的CPKT_i。

所述控制包在超幀的下行控制包時隙由AD發送給FD_i，所述超幀包括順次的信標時隙、管理時隙和數據時隙；

所述信標時隙，用于接入設備廣播信標幀；

管理時隙，包括上行共享時隙和下行時隙；在上行共享時隙，現場設備向AD發送數據包，包括加入請求數據包、離開響應數據包、時間同步請求數據包；在下行時隙，AD向每個現場設備發送數據包，包括加入響應數據包、離開請求數據包、時間同步響應數據包；