分布式多机器人仿真系统的研究与实现
摘要
本文是面向地面智能移动机器人的研究，利用虚拟环境与分布式虚拟机器人技术，为多机器人的协作提供一个良好的虚拟仿真实验平台，以满足多机器人协作理论与方法研究的需求。
分布式虚拟现实领域是当今国内外的一个应用研究热点。从美国国防部的研究计划SIMNET开始分布式虚拟现实技术得到了巨大的发展，DIS系列标准是SIMNET技术的扩展和标准化，DIS技术的发展最终形成了分布式交互仿真的第一个标准—IEEEl278标准集。随着网络技术和仿真技术的发展，在新的应用需求面前建立在DIS2．x基础之上的分布式仿真系统已经不能满足要求，于是在1996年美国国防部提出了下一代分布式仿真系统的通用技术框架—高层体系结构(High Level Architecture，HLA)。
本文一开始介绍了分布式虚拟实验环境的基本要求和基本结构，接着对环境中的一些事物进行了模拟。在此基础之上介绍了HLA中一个重要部件一运行时间支撑系统(RTI：Run Time Infrastructure)，用RTI提供的服务实现多个移动机器人之间的相互协作通信。为了更好的描述RTI服务以及它以后的扩展，本文引入了Petri网，在扩充了Petri网基本定义的基础上描述了多机器人之间的基本通信行为，并用它们构建了RTI的一些服务。
本文采用C／S模型，用客户端来模拟移动机器人作为联邦成员来仿真一些机器人的自主行为和协作行为、用服务端来实现RTI服务，并实现对仿真机器人的必要监控，形成一个虚拟的实验平台，最后在这个平台上进行了一个简单的实验来验证系统的可行性和有效性。
In the research of muti-robots, experiment is an important period . But, it is very expensive to carry out an experiment in a real environment. So it is necessary to provide a virtual environment to decline the expense , it will affect the result of the experiment.
The article is base on the research of mobile robots , the purpose is to provide a good virtual environment to he research of muti-robot. At the begin of this thesis , we introduce the framework of the system ,and simulate some objects of the environment. Then we introduce RTI ,by which we provide service to realize the communion of robots.
In this thesis , we used model of C/S ,in which we simulate a robot in client ,and realize the service of RTI in server . at last we make a simple experiment in the environment.
分布式虚拟现实领域是当今国内外的一个应用研究热点。从美国国防部的研究计划SIMNET开始分布式虚拟现实技术得到了巨大的发展，DIS系列标准是SIMNET技术的扩展和标准化，DIS技术的发展最终形成了分布式交互仿真的第一个标准—IEEEl278标准集。随着网络技术和仿真技术的发展，在新的应用需求面前建立在DIS2．x基础之上的分布式仿真系统已经不能满足要求，于是在1996年美国国防部提出了下一代分布式仿真系统的通用技术框架—高层体系结构(High Level Architecture，HLA)。
本文一开始介绍了分布式虚拟实验环境的基本要求和基本结构，接着对环境中的一些事物进行了模拟。在此基础之上介绍了HLA中一个重要部件一运行时间支撑系统(RTI：Run Time Infrastructure)，用RTI提供的服务实现多个移动机器人之间的相互协作通信。为了更好的描述RTI服务以及它以后的扩展，本文引入了Petri网，在扩充了Petri网基本定义的基础上描述了多机器人之间的基本通信行为，并用它们构建了RTI的一些服务。
本文采用C／S模型，用客户端来模拟移动机器人作为联邦成员来仿真一些机器人的自主行为和协作行为、用服务端来实现RTI服务，并实现对仿真机器人的必要监控，形成一个虚拟的实验平台，最后在这个平台上进行了一个简单的实验来验证系统的可行性和有效性。
In the research of muti-robots, experiment is an important period . But, it is very expensive to carry out an experiment in a real environment. So it is necessary to provide a virtual environment to decline the expense , it will affect the result of the experiment.
The article is base on the research of mobile robots , the purpose is to provide a good virtual environment to he research of muti-robot. At the begin of this thesis , we introduce the framework of the system ,and simulate some objects of the environment. Then we introduce RTI ,by which we provide service to realize the communion of robots.
In this thesis , we used model of C/S ,in which we simulate a robot in client ,and realize the service of RTI in server . at last we make a simple experiment in the environment.
引文
[1] 林闯．随机Petri网和系统性能评价．清华大学出版社．2001．1
[2] 袁崇义．Petri网原理．电子工业出版社．1998．4
[3] 杨宝民，朱一宁．分布式虚拟现实技术及其应用．科学出版社．2000
[4] 周彦，戴剑伟．HLA仿真程序设计．电子工业出版社．2002．6
[5] 邓远红，郭峰．基于Petri net的多Agent系统建模．计算机工程与应用．2003．3 73
[6] 刘克波．南京理工大学计算机系学位论文．2004
[7] http://www, robotdiy, com/topics, php?op=viewtopic&topic=1
[8] 肖亮，吴慧中．虚拟战场中航空图像成像过程中的几何和图像混合仿真的研究．2002．12
[9] U.S. Department of Defense High Level Architecture Interface Specification Version 1.3 Draft 11 20 April 1998
[10] U.S. Department of Defense High Level Architecture Rules Version 1.3 5 February 1998
[11] U.S. Department of Defense High Level Architecture Object Model Template Specification Version 1.3 5 February 1998
[12] 任爱华，焦晖．基于面向对象PETRI网的移动式Agent系统．航空学报．2003．1 24
[13] 宋军，顾冠群．基于Petri网的同步通信模型及算法通信学报．1997．11．第18卷第12期
[14] 曹阳，张维明．Petri网在通信网络仿真建模中的应用．2001年5月第18卷．第3期
[15] 鲍敢峰．多线程Java程序的Petri网模型．上海交通大学学报．1998年10月 ．第32卷第10期
[16] http://www.fipa.com
[17] 周必水．有色Petri网在通信协议中的应用．系统仿真学报．2003．8第32卷
[18] 李晓敏．南京理工大学计算机系学位论文．2004
[19] 焦晖，任爱华．并发系统建模与运作集成环境中的AGENT机制．计算机工程与应用．2001
[20] 杜玉强，王明哲．多agent智能制造系统中通信机制的研究．计算机仿真．第20卷第1期
[21] 张明，张正兰．基于Petri网的分布式多媒体同步模型研究．小型微型计算机系统．第22卷第6期
[22] 张耀鸿．分布仿真中的网络通信软件设计．计算机应用研究．1999 12
[23] 张耀鸿．一种时间Petri网的分布仿真算法．小型微型计算机系统．第22卷第1期．2001年1月
[24] 叶阳东．基于对象Petri网的列机器人运行模型及仿真．系统仿真学报．第34卷第2期．2002年2月
[25] 陈仁际．基于Agent的分布式多机器人系统建模及分析
[26] 黄四牛．DIS中时钟同步问题研究．系统仿真学报．第12卷第5期．200年9月
[27] 李雅洁．分布对象环境中时间服务的研究和实现．西北工业大学学报．第17卷增刊．1999年12月
[28] 伍庆润．时钟同步的软件方法实现．微兴电脑应用．2003年第9卷第1期
[29] 李胜利．一种分布式实时系统中的时钟同步算法．华中科技大学学报．第29卷第1期．2001．1
[30] F. Anwar, J. Dunlop Apacket based data-link protocol for implementing RTI related services using celluar radio
[31] 冯丹．主-从分布式控制系统通信机制与性能的关系．第18卷第2期．1997年3月
[2] 袁崇义．Petri网原理．电子工业出版社．1998．4
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