CN106341483A - 一种基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法，本方法由于同一网段下ip地址必然不同，则随机数列必然不全等，则一定会得出仲裁结果。由于多台机器人采用了完全相同的算法，各自仲裁对结果也完全相同。据此，在冲突发生后，发生冲突的几台机器人之间无需进行任何通信即可完成仲裁。即除了调度需要传输的机器人位置、方向、资源申请等必要信息外，仲裁完全不消耗任何带宽。上下线也只在开机时产生非常小的数据传输。该方法使得室内移动的多台机器人可通过此方法以最小对网络带宽共享调度信息，且支持任意时候无需经过任何配置加入新的机器人。

Description

一种基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法
技术领域
本发明涉及一种多机器人调度系统，具体涉及一种基于分布式调度方案的调度系统。
背景技术
具有定位导航的室内机器人具有越来越多的应用。但是仅将两台完全相同的机器人放在同一个环境工作会发生相互干扰，这就需要一套调度系统根据各个机器人的状态合理分配任务与资源，避免机器人之间互相干扰。而这套调度系统中涉及到多机器人的相互通信。如果采用CS模型，只需要将每台机器人（client）的状态发送到server端，在server上运行调度算法，再将决策信息反馈给client即可。但是这样就需要额外增加一台设备对陈本，而且系统出现了中央薄弱环节。本发明公开了一种局域网内对分布式调度算法，使得室内移动的多台机器人可通过此方法以最小对网络带宽共享调度信息，且支持任意时候无需经过任何配置加入新的机器人。
发明内容
本发明解决了CS模型的中心调度系统中心薄弱的问题。且不需要额外增加中心节点节省成本。具体内容如下：一种基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法：
a.机器人开机，加入某固定ip地址与端口号组成的udp多播组；
b.机器人向所述多播组发送自己的ip地址；
c.机器人接收所述多播组内其他机器人发来的ip地址，存入好友列表；
d.机器人将自己的运行情况信息，向好友列表中的每个机器人按固定频率p2p发送；
e.每次发送资源申请时，附带上自己执行的任务的优先级；
f.如果在发出申请后又接到同一个资源的申请，即发生冲突；
g.发生冲突后，相冲突的两台或多台机器人分别仲裁，此时不再需要网络通信，优先级高的仲裁成功，若优先级相同，将优先级与ip地址最后一段求和作为随机数种子，生成一个随机数再比较，大的胜出。如果生成的随机数依然相等，则继续生成随机数，直到不同为止。
h.根据仲裁结果放弃或继续占据资源。
i.关机前向udp多播组发送下线消息。
进一步地，系统拓扑结构为：系统采用分布式P2P模型，每一台机器人作为客户端，两台直接通信，无需任何中央节点。
进一步地，系统通信方案为：系统由覆盖在所有机器人运行环境的wifi网络构成通信网络。所有机器人加入一udp多播组，用于同步IP地址。每台机器人用过多播组广播自己的ip，接收其他机器人的ip。
名词定义：上线，机器人开机，并通知其他机器人自己开机了，同时告知其他机器人自己对IP地址；下线，机器人关机，并在关机前通知其他机器人自己即将关机；超时，机器人长时间未与其他机器人通信，则被其他机器人视为下线；好友，机器人通知其他机器人自己要占据某项资源，其他机器人收到申请消息后则不再申请该资源；释放，机器人通知其他机器人自己不再占据某项资源，其他机器人收到申请消息后可申请该资源；冲突，一台机器人申请某项资源后，由于资源申请要通知到其他机器人存在延时，如果在这段延时中其他机器人也申请了该资源，则发生冲突，此时两台机器人都申请了同一项资源；仲裁，根据优先级，或随机方法决定冲突的机器人最终由谁获取资源，仲裁成功则获取资源，仲裁失败则放弃资源。
本方法由于同一网段下ip地址必然不同，则随机数列必然不全等，则一定会得出仲裁结果。由于多台机器人采用了完全相同的算法，各自仲裁对结果也完全相同。据此，在冲突发生后，发生冲突的几台机器人之间无需进行任何通信即可完成仲裁。即除了调度需要传输的机器人位置、方向、资源申请等必要信息外，仲裁完全不消耗任何带宽。上下线也只在开机时产生非常小的数据传输。
具体实施方式
1. 系统拓扑结构
系统采用分布式P2P模型，每一台机器人作为客户端，两台直接通信，无需任何中央节点。
2. 通信方案
系统由覆盖在所有机器人运行环境的wifi网络构成通信网络。所有机器人加入一udp多播组，用于同步IP地址。每台机器人用过多播组广播自己的ip，接收其他机器人的ip。实际通信时使用tcp与对应的ip地址通信。
3. 定位方法
系统采用室内基站，结合GPS定位算法实现对每台机器人的定位。
4. 地图构建
系统采用激光雷达在机器人运行前先扫描出地图，将地图存储在每台机器人以及中心服务器上。
5. 路径规划算法
基于激光雷达扫描的地图，在此图上，每台机器人基于单源最短路径dijstra算法计算出当前位置到目标位置的最短路径。
6. 仲裁策略
a.若优先级不同则优先级高的获得资源，优先级低的放弃资源
b.若优先级相同，则将优先级与ip地址最后一段求和作为随机数种子，生成一个随机数再比较。
7. 调度流程
a.机器人开机，加入某固定ip地址与端口号组成的udp多播组
b.机器人向多播组发送自己的ip地址
c.机器人接收多播组内其他机器人发来的ip地址，存入好友列表
d.机器人将自己的运行情况信息，向好友列表中的每个机器人按固定频率p2p发送。
e.每次发送资源申请时，附带上自己执行的任务的优先级。
f.如果在发出申请后又接到同一个资源的申请，即发生冲突。
g.发生冲突后，相冲突的两台或多台机器人分别仲裁（此时不再需要网络通信），优先级高的仲裁成功，若优先级相同，将优先级与ip地址最后一段求和作为随机数种子，生成一个随机数再比较，大的胜出。如果生成的随机数依然相等，则继续生成随机数，直到不同为止。
h.根据仲裁结果放弃或继续占据资源。
i.关机前向udp多播组发送下线消息。

Claims (3)

1.一种基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法：
a.机器人开机，加入某固定ip地址与端口号组成的udp多播组；
b.机器人向所述多播组发送自己的ip地址；
c.机器人接收所述多播组内其他机器人发来的ip地址，存入好友列表；
d.机器人将自己的运行情况信息，向好友列表中的每个机器人按固定频率p2p发送；
e.每次发送资源申请时，附带上自己执行的任务的优先级；
f.如果在发出申请后又接到同一个资源的申请，即发生冲突；
g.发生冲突后，相冲突的两台或多台机器人分别仲裁，此时不再需要网络通信，优先级高的仲裁成功，若优先级相同，将优先级与ip地址最后一段求和作为随机数种子，生成一个随机数再比较，大的胜出。如果生成的随机数依然相等，则继续生成随机数，直到不同为止；
h.根据仲裁结果放弃或继续占据资源；
i.关机前向udp多播组发送下线消息。
2.种如权利要求1所述的基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法，其特征进一步在于：系统拓扑结构为：系统采用分布式P2P模型，每一台机器人作为客户端，两台直接通信，无需任何中央节点。
3.一种如权利要求1或2所述的基于局域网多播组的分布式调度系统通信方法，其特征进一步在于：系统通信方案为：系统由覆盖在所有机器人运行环境的wifi网络构成通信网络，所有机器人加入一udp多播组，用于同步IP地，每台机器人用过多播组广播自己的ip，接收其他机器人的ip。
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