一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，旨在提供一種穿梭車調(diào)度可靠高效，抗干擾能力強(qiáng)，通信穩(wěn)定的多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法。該多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)包括上位計(jì)算機(jī)、多臺(tái)穿梭車、設(shè)置于每臺(tái)穿梭車上用于控制穿梭車運(yùn)行的下位計(jì)算機(jī)、一臺(tái)與上位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的上位數(shù)傳電臺(tái)以及分別裝載于每臺(tái)穿梭車上與穿梭車上的下位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的下位數(shù)傳電臺(tái)；上位計(jì)算機(jī)采用時(shí)間片輪詢方式依次與每臺(tái)穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)穿梭車的控制與監(jiān)控；時(shí)間片的長(zhǎng)短采用最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法自動(dòng)確定；下位計(jì)算機(jī)采用中斷方式響應(yīng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信。
【專利說(shuō)明】一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代物流技術(shù)中，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可大大提高倉(cāng)儲(chǔ)密度，由于立體倉(cāng)庫(kù)中貨盤(pán)上的貨物有時(shí)重達(dá)數(shù)百公斤，貨物存取必須依靠自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備完成，倉(cāng)庫(kù)存取設(shè)備決定了倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)密度、吞吐速度和自動(dòng)化水平。目前使用的存取設(shè)備主要包括巷道堆垛機(jī)和軌道穿梭車，巷道堆垛機(jī)需要在存貨貨架旁邊配置專門(mén)的行駛巷道，并且每個(gè)行駛巷道上的堆垛機(jī)存取貨物有限，而可轉(zhuǎn)向式穿梭車無(wú)需在貨架旁設(shè)置單獨(dú)的行駛巷道，可大幅度提高存儲(chǔ)密度，逐漸成為了新一代立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)存取設(shè)備發(fā)展方向。
[0003]穿梭車在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中承擔(dān)了貨物運(yùn)送的工作。然而，可轉(zhuǎn)向式穿梭車沒(méi)有設(shè)置單獨(dú)的行駛巷道，多臺(tái)穿梭車必須共享公共的行駛巷道。因此，穿梭車如何調(diào)度，如何存取貨物，則需要上位計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這就引發(fā)了上位計(jì)算機(jī)與多臺(tái)穿梭車的通信需求。由于可轉(zhuǎn)向式穿梭車需要在立體倉(cāng)庫(kù)的三維空間內(nèi)自由穿梭，只能采用無(wú)線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在無(wú)線通信方式下，上位計(jì)算機(jī)如何與多臺(tái)穿梭車進(jìn)行通信，任意一臺(tái)穿梭車如何排除上位計(jì)算機(jī)與其它穿梭車的無(wú)線通信干擾，并達(dá)到最佳的通信可靠性與高效率，就是必須解決的通信技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種穿梭車調(diào)度可靠高效，抗干擾能力強(qiáng)，通信穩(wěn)定的多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，該多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)包括上位計(jì)算機(jī)、多臺(tái)穿梭車、設(shè)置于每臺(tái)穿梭車上用于控制穿梭車運(yùn)行的下位計(jì)算機(jī)、一臺(tái)與上位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的上位數(shù)傳電臺(tái)以及分別裝載于每臺(tái)穿梭車上與穿梭車上的下位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的下位數(shù)傳電臺(tái)；
上位計(jì)算機(jī)采用時(shí)間片輪詢方式依次與每臺(tái)穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)穿梭車的控制與監(jiān)控；當(dāng)時(shí)間片輪流到任意一臺(tái)穿梭車時(shí)，首先由上位計(jì)算機(jī)向穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，穿梭車收到數(shù)據(jù)后延時(shí)一段時(shí)間，再?gòu)拇┧筌囅蛏衔挥?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，按照該操作流程遍歷每一臺(tái)穿梭車，依次往復(fù)循環(huán)，完成對(duì)多臺(tái)穿梭車的輪詢；
時(shí)間片的長(zhǎng)短采用最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法自動(dòng)確定；時(shí)間片描述的是分配給一臺(tái)設(shè)備時(shí)間的長(zhǎng)短，時(shí)間片小于通信消耗時(shí)間，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)沖突；時(shí)間片大于通信消耗時(shí)間，造成時(shí)間浪費(fèi)；通信消耗時(shí)間與時(shí)間片相當(dāng)，達(dá)到了時(shí)間片最優(yōu)；時(shí)間片自適應(yīng)算法能夠在時(shí)間片過(guò)短時(shí)自動(dòng)增大時(shí)間片，時(shí)間片過(guò)長(zhǎng)時(shí)自動(dòng)減小時(shí)間片，最終自尋到最優(yōu)時(shí)間片；
下位計(jì)算機(jī)采用中斷方式響應(yīng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信；穿梭車響應(yīng)通信數(shù)據(jù)的具體過(guò)程為:對(duì)于任意一臺(tái)穿梭車，如果其搭載的下位數(shù)傳電臺(tái)接收到一定數(shù)量的字節(jié)時(shí)，就觸發(fā)下位計(jì)算機(jī)的中斷事件，下位計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷，接收并解析通信數(shù)據(jù)后，進(jìn)行時(shí)間片歸屬的識(shí)別；如果時(shí)間片屬于自己，則向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋數(shù)據(jù)；如果時(shí)間片不屬于自己，則立刻跳出中斷。
[0006]優(yōu)選的是，所述最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法具體為:
初始時(shí)間片大于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突)一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片；
初始時(shí)間片等于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一再次達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片；
初始時(shí)間片小于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)增大時(shí)間片直到首次未檢測(cè)到通信沖突一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片。
[0007]優(yōu)選的是，時(shí)間片通信沖突的判斷通過(guò)下位設(shè)備回傳數(shù)據(jù)串的分析得到，具體為兩種情況:一是在任意時(shí)間片內(nèi)，接收并剔除解析出的正確協(xié)議幀后，剩下以幀頭碼開(kāi)始或以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串；而對(duì)于同一次數(shù)據(jù)串被截?cái)嗟臎_突，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)以幀頭碼開(kāi)始和以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串，如果這兩個(gè)殘缺數(shù)據(jù)串能夠合并為一個(gè)完整協(xié)議幀，則判斷為通信沖突；二是在分配給某臺(tái)下位設(shè)備的時(shí)間片內(nèi)收到并解析出其它下位設(shè)備回傳的正確協(xié)議幀，則判斷為通信沖突。
[0008]優(yōu)選的是，時(shí)間片浪費(fèi)的判斷通過(guò)是否發(fā)生通信沖突得到，具體為:如果嘗試減少其時(shí)間片后立刻產(chǎn)生通信沖突則未發(fā)生時(shí)間片浪費(fèi)，自動(dòng)恢復(fù)到最優(yōu)時(shí)間片；如果在嘗試減小時(shí)間片后沒(méi)有檢測(cè)到通信沖突，則判定為存在時(shí)間浪費(fèi)。
[0009]優(yōu)選的是，上位計(jì)算機(jī)與穿梭車在其時(shí)間片內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程為:上位計(jì)算機(jī)向該穿梭車發(fā)送時(shí)間片分配指令或其它動(dòng)作指令；如果該穿梭車收到的是時(shí)間片分配指令，意味著該穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，則向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀；如果該穿梭車收到的是某個(gè)動(dòng)作指令，同樣意味著該穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，不僅要向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀，接著還要執(zhí)行收到的動(dòng)作指令。
[0010]優(yōu)選的是，存在穿梭車發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀包括動(dòng)作完成信息、穿梭車狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)值，穿梭車在任何時(shí)刻生成這些信息時(shí)都能及時(shí)存入發(fā)送隊(duì)列，待時(shí)間片輪到自己時(shí)再向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送。
[0011]優(yōu)選的是，穿梭車識(shí)別接收數(shù)據(jù)的過(guò)程為，在穿梭車下位計(jì)算機(jī)的軟件中，無(wú)線通信數(shù)據(jù)解析模塊將根據(jù)通信協(xié)議所定義的設(shè)備ID號(hào)識(shí)別并完成對(duì)接收到數(shù)據(jù)的篩選，僅留下發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)使用半雙工數(shù)傳電臺(tái)完成了無(wú)線通信組網(wǎng)。半雙工數(shù)傳電臺(tái)具有成本低、信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)、穩(wěn)定性好等特征，通過(guò)合理的技術(shù)方案設(shè)計(jì)，達(dá)到了以低成本實(shí)現(xiàn)多設(shè)備雙向通信的效果。
[0013](2)最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)師從確定最優(yōu)時(shí)間片的繁瑣試驗(yàn)工作中解放出來(lái)，其動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整的機(jī)制也保證了尋找并調(diào)整到最優(yōu)時(shí)間片的精確性、高效性與實(shí)時(shí)性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的時(shí)間片輪詢流程圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的最優(yōu)時(shí)間片概念圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]圖1所示多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，該多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)包括上位計(jì)算機(jī)1、多臺(tái)穿梭車4、設(shè)置于每臺(tái)穿梭車4上用于控制穿梭車運(yùn)行的下位計(jì)算機(jī)(圖中未示出)、一臺(tái)與上位計(jì)算機(jī)I連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的上位數(shù)傳電臺(tái)2以及分別裝載于每臺(tái)穿梭車4上與穿梭車4上的下位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的下位數(shù)傳電臺(tái)3 ；
上位計(jì)算機(jī)采用時(shí)間片輪詢方式依次與每臺(tái)穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)穿梭車的控制與監(jiān)控；當(dāng)時(shí)間片輪流到任意一臺(tái)穿梭車時(shí)，首先由上位計(jì)算機(jī)向穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，穿梭車收到數(shù)據(jù)后延時(shí)一段時(shí)間，再?gòu)拇┧筌囅蛏衔挥?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，按照該操作流程遍歷每一臺(tái)穿梭車，依次往復(fù)循環(huán)，完成對(duì)多臺(tái)穿梭車的輪詢；
時(shí)間片的長(zhǎng)短采用最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法自動(dòng)確定；時(shí)間片描述的是分配給一臺(tái)設(shè)備時(shí)間的長(zhǎng)短，時(shí)間片小于通信消耗時(shí)間，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)沖突；時(shí)間片大于通信消耗時(shí)間，造成時(shí)間浪費(fèi)；通信消耗時(shí)間與時(shí)間片相當(dāng)，達(dá)到了時(shí)間片最優(yōu)；時(shí)間片自適應(yīng)算法能夠在時(shí)間片過(guò)短時(shí)自動(dòng)增大時(shí)間片，時(shí)間片過(guò)長(zhǎng)時(shí)自動(dòng)減小時(shí)間片，最終自尋到最優(yōu)時(shí)間片；
下位計(jì)算機(jī)采用中斷方式響應(yīng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信；穿梭車響應(yīng)通信數(shù)據(jù)的具體過(guò)程為:對(duì)于任意一臺(tái)穿梭車，如果其搭載的下位數(shù)傳電臺(tái)接收到一定數(shù)量的字節(jié)時(shí)，就觸發(fā)下位計(jì)算機(jī)的中斷事件，下位計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷，接收并解析通信數(shù)據(jù)后，進(jìn)行時(shí)間片歸屬的識(shí)別；如果時(shí)間片屬于自己，則向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋數(shù)據(jù)；如果時(shí)間片不屬于自己，則立刻跳出中斷。
[0021]其中，時(shí)間片及最優(yōu)時(shí)間片的概念如下:
時(shí)間片描述的是分配給一臺(tái)設(shè)備時(shí)間的長(zhǎng)短，如圖2中所標(biāo)示的時(shí)間片t。如果時(shí)間片過(guò)短，則會(huì)導(dǎo)致不同設(shè)備與上位計(jì)算機(jī)通信數(shù)據(jù)的傳輸在時(shí)間上產(chǎn)生重合而發(fā)生通信沖突；如果時(shí)間片過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)導(dǎo)致輪詢周期的增大而降低上位計(jì)算機(jī)與穿梭車交互的實(shí)時(shí)性。因此，如何找到一個(gè)盡量短而又不發(fā)生不同設(shè)備之間通信沖突的時(shí)間片就成了使用時(shí)間片輪詢方式進(jìn)行無(wú)線通信組網(wǎng)的關(guān)鍵，而具備這個(gè)特點(diǎn)的時(shí)間片就叫做最優(yōu)時(shí)間片。
[0022]最優(yōu)時(shí)間片的概念圖如圖3所示。在圖3_a中，時(shí)間片小于通信消耗時(shí)間，因此在I號(hào)穿梭車通信尚未結(jié)束時(shí)又開(kāi)始了 2號(hào)穿梭車的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)沖突；在圖3-c中，時(shí)間片大于通信消耗時(shí)間，雖然沒(méi)有發(fā)生通信沖突，但是浪費(fèi)了時(shí)間，不能達(dá)到最好的實(shí)時(shí)性。在圖3-b中，通信消耗時(shí)間與時(shí)間片相當(dāng)，既沒(méi)有發(fā)生通信沖突也沒(méi)有浪費(fèi)時(shí)間，達(dá)到了時(shí)間片最優(yōu)。
[0023]其中，時(shí)間時(shí)間片輪詢方式如圖2所示:
在上位計(jì)算機(jī)輪詢機(jī)制的控制下，依次向各臺(tái)穿梭車分配時(shí)間片，各臺(tái)穿梭車在各自的時(shí)間片內(nèi)與上位計(jì)算機(jī)完成雙向數(shù)據(jù)傳輸。由于使用的數(shù)傳電臺(tái)是半雙工工作模式，對(duì)于η號(hào)穿梭車，在其時(shí)間片內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程為:上位計(jì)算機(jī)向η號(hào)穿梭車發(fā)送時(shí)間片分配指令或其它動(dòng)作指令。如果η號(hào)穿梭車收到的是時(shí)間片分配指令，意味著η號(hào)穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，則向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀；如果η號(hào)穿梭車收到的是某個(gè)動(dòng)作指令，同樣意味著η號(hào)穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，不僅要向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀，接著還要執(zhí)行收到的動(dòng)作指令。存在穿梭車發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀包括動(dòng)作完成信息、穿梭車狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)值，穿梭車在任何時(shí)刻生成這些信息時(shí)都能及時(shí)存入發(fā)送隊(duì)列，待時(shí)間片輪到自己時(shí)再向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送。在時(shí)間片t內(nèi)，完成上位計(jì)算機(jī)與η號(hào)穿梭車雙向的數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)間片t結(jié)束后，則進(jìn)入下一個(gè)相同長(zhǎng)短的時(shí)間片t，進(jìn)行上位計(jì)算機(jī)與下一臺(tái)穿梭車的雙向的數(shù)據(jù)傳輸，依次循環(huán)，形成多臺(tái)穿梭車通信的時(shí)間片輪詢機(jī)制。
[0024]由于數(shù)傳電臺(tái)采用廣播方式向其它數(shù)傳電臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)，因此任意一臺(tái)數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其它數(shù)傳電臺(tái)都能收到數(shù)據(jù)。對(duì)于任意一臺(tái)穿梭車來(lái)說(shuō)，需要識(shí)別出發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)，過(guò)濾其它數(shù)據(jù)。在穿梭車下位控制計(jì)算機(jī)的軟件中，無(wú)線通信數(shù)據(jù)解析模塊將根據(jù)通信協(xié)議所定義的設(shè)備ID號(hào)識(shí)別并完成對(duì)接收到數(shù)據(jù)的篩選，僅留下發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)。
[0025]其中，穿梭車響應(yīng)通信數(shù)據(jù)的具體過(guò)程如下:
穿梭車響應(yīng)通信數(shù)據(jù)的具體過(guò)程為:對(duì)于任意一臺(tái)穿梭車，如果其搭載的數(shù)傳電臺(tái)接收到一定數(shù)量的字節(jié)時(shí)，就觸發(fā)下位控制計(jì)算機(jī)的中斷事件，下位控制計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷，接收并解析通信數(shù)據(jù)后，進(jìn)行時(shí)間片歸屬的識(shí)別。如果時(shí)間片屬于自己，則向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋數(shù)據(jù)(包含穿梭車狀態(tài)、動(dòng)作完成情況等信息)；如果時(shí)間片不屬于自己，則立刻跳出中斷。
[0026]其中，通信沖突判斷的自動(dòng)檢測(cè)方法如下:
通信沖突指的是對(duì)于任意一臺(tái)下位計(jì)算機(jī)，在不屬于自己的時(shí)間片內(nèi)與上位計(jì)算機(jī)發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸，從而埋下與其它設(shè)備在通信上造成時(shí)間重合的隱患。在穿梭車無(wú)線通信系統(tǒng)中，通過(guò)在屬于不同設(shè)備的時(shí)間片內(nèi)檢測(cè)穿梭車回傳信息的情況，即可檢測(cè)通信沖突。穿梭車與上位計(jì)算機(jī)之間使用具有固定幀頭與幀尾的定長(zhǎng)協(xié)議幀搭載數(shù)據(jù)，通常情況下，多條協(xié)議幀會(huì)首尾相連形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)串進(jìn)行傳輸。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，通信沖突有以下幾種情況:
a、當(dāng)時(shí)間片小幅過(guò)小時(shí),第η臺(tái)下位計(jì)算機(jī)(穿梭車)回傳的數(shù)據(jù)串A被截?cái)酁锳l、Α2兩部分，其中Al部分在第η臺(tái)的時(shí)間片內(nèi)收到，而Α2部分則在第η+1臺(tái)設(shè)備的時(shí)間片內(nèi)收到； b、當(dāng)時(shí)間片大幅過(guò)小時(shí),第η臺(tái)下位計(jì)算機(jī)(穿梭車)回傳的數(shù)據(jù)串A在第η臺(tái)下位計(jì)算機(jī)的時(shí)間片內(nèi)完全沒(méi)有收到，而在第η+1臺(tái)設(shè)備的時(shí)間片內(nèi)接收到了完整的數(shù)據(jù)串A;
C、當(dāng)時(shí)間片極端過(guò)小時(shí),第η臺(tái)下位計(jì)算機(jī)(穿梭車)回傳的數(shù)據(jù)串A在第n+a及第n+a+1 (a ^ I)個(gè)時(shí)間片內(nèi)被截?cái)酁锳1、A2兩部分，或者在第n+b (b ^ 2)個(gè)時(shí)間片內(nèi)收到完整的數(shù)據(jù)串A。
[0027]于是，通信沖突的檢測(cè)可總結(jié)為兩種情況:
a、在任意時(shí)間片內(nèi)，接收并剔除解析出的正確協(xié)議幀后，剩下以幀頭碼開(kāi)始或以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串。而對(duì)于同一次數(shù)據(jù)串被截?cái)嗟臎_突，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)以幀頭碼開(kāi)始和以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串，如果這兩個(gè)殘缺數(shù)據(jù)串能夠合并為一個(gè)完整協(xié)議幀，那說(shuō)明發(fā)生了協(xié)議幀截?cái)喱F(xiàn)象。如有下位計(jì)算機(jī)上傳的數(shù)據(jù)串:
【幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼】
在上例數(shù)據(jù)串中，有4幀正確的協(xié)議幀，XXXXX表示定長(zhǎng)的若干數(shù)據(jù)碼，假設(shè)第4幀協(xié)議幀由于時(shí)間片過(guò)小被截?cái)?，則產(chǎn)生:
Al【幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼XXXXX檢驗(yàn)碼幀尾碼幀頭碼設(shè)備碼X X】
A2【XXX檢驗(yàn)碼幀尾碼】
兩個(gè)被截?cái)嗟臄?shù)據(jù)串，對(duì)于數(shù)據(jù)串Al，剔除解析出的3個(gè)正確協(xié)議幀之后，剩下殘幀片段【幀頭碼設(shè)備碼X X】，而對(duì)于數(shù)據(jù)串A2，剔除解析出的正確協(xié)議幀后(由于數(shù)據(jù)串A2中不存在正確的協(xié)議幀，相當(dāng)于沒(méi)有要剔除的部分)，剩下殘幀片段【XX X檢驗(yàn)碼幀尾碼】。
[0028]兩段殘幀經(jīng)合并后，經(jīng)檢測(cè)為完整的一幀協(xié)議幀，即可判定正確的協(xié)議幀被截?cái)?，發(fā)生了通信沖突。
[0029]b、在分配給某臺(tái)下位計(jì)算機(jī)的時(shí)間片內(nèi)收到并解析出其它下位計(jì)算機(jī)回傳的正確協(xié)議幀。如在2號(hào)穿梭車的時(shí)間片內(nèi)，雖然解析出正確的協(xié)議幀，但發(fā)現(xiàn)其設(shè)備碼為I號(hào)穿梭車，即可判定發(fā)生通信沖突。
[0030]其中，時(shí)間浪費(fèi)判斷的自動(dòng)檢測(cè)方法如下:
通過(guò)對(duì)下位計(jì)算機(jī)回傳數(shù)據(jù)串的分析，可得到通信沖突的自動(dòng)檢測(cè)方案。然而，對(duì)于圖3-c所示的時(shí)間浪費(fèi)，則沒(méi)有辦法再通過(guò)下位計(jì)算機(jī)回傳數(shù)據(jù)串的情況進(jìn)行判定，因?yàn)橹灰ㄐ艣](méi)有沖突，那么無(wú)論是否產(chǎn)生時(shí)間浪費(fèi)，下位計(jì)算機(jī)回傳的數(shù)據(jù)串都是完整、正確地被接收與解析。
[0031]假設(shè)初始時(shí)間片小于下位計(jì)算機(jī)與上位計(jì)算機(jī)之間一次通信交互的時(shí)間消耗，那么經(jīng)過(guò)通信沖突檢測(cè)自動(dòng)增加時(shí)間片后，會(huì)逐步接近并達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片(實(shí)際上會(huì)在增長(zhǎng)步長(zhǎng)的范圍內(nèi)小幅超過(guò)最優(yōu)時(shí)間片)，而達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片后，理論上不會(huì)再發(fā)生通信沖突，即最優(yōu)時(shí)間片將會(huì)穩(wěn)定地持續(xù)下去，直到偶然的意外或巧合導(dǎo)致通信沖突的誤判從而再次增大時(shí)間片。假設(shè)初始時(shí)間片大于下位計(jì)算機(jī)與上位計(jì)算機(jī)之間一次通信交互的時(shí)間消耗，那么從一開(kāi)始就不會(huì)發(fā)生通信沖突，初始的時(shí)間片將穩(wěn)定地持續(xù)下去。
[0032]因此，在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有檢測(cè)出通信沖突的情況下，時(shí)間片的狀態(tài)有兩種情況:一是恰好達(dá)到了最優(yōu)時(shí)間片(實(shí)際上會(huì)在增長(zhǎng)步長(zhǎng)的范圍內(nèi)小幅超過(guò)最優(yōu)時(shí)間片)，二是超過(guò)了最優(yōu)時(shí)間片，而只有第二種情況存在時(shí)間浪費(fèi)。對(duì)于第一種情況，如果嘗試減少其時(shí)間片，則會(huì)立刻產(chǎn)生通信沖突從而自動(dòng)恢復(fù)到最優(yōu)時(shí)間片，而對(duì)于第二種情況，如果嘗試減少其時(shí)間片，在沒(méi)有小于最優(yōu)時(shí)間片時(shí)將不會(huì)觸發(fā)增加時(shí)間片的動(dòng)作，于是系統(tǒng)將以減小后的時(shí)間片繼續(xù)工作。因此，如果在嘗試減小時(shí)間片后沒(méi)有檢測(cè)到通信沖突，則判定為存在時(shí)間浪費(fèi)。于是，可以得到一個(gè)消除時(shí)間浪費(fèi)的方法:嘗試減小時(shí)間片。
[0033]其中，最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法如下:
如圖4所示，根據(jù)自適應(yīng)調(diào)整的設(shè)想，在不同的初始時(shí)間片的情況下，時(shí)間片的變化規(guī)律應(yīng)如下:
初始時(shí)間片大于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突(如:設(shè)為10次)一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突(需要多次減小才沖突)一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片。
[0034]初始時(shí)間片等于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突(如:設(shè)為10次)一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突(只需一次減小就沖突)一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一再次達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片。
[0035]初始時(shí)間片小于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)增大時(shí)間片直到首次未檢測(cè)到通信沖突一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片。
[0036]經(jīng)過(guò)實(shí)際的測(cè)試，達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片后，發(fā)生偶然因素導(dǎo)致通信沖突誤判的頻率約為30分鐘一次，于是將時(shí)間片穩(wěn)定后再次嘗試減小時(shí)間片的周期定為30分鐘。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)包括上位計(jì)算機(jī)、多臺(tái)穿梭車、設(shè)置于每臺(tái)穿梭車上用于控制穿梭車運(yùn)行的下位計(jì)算機(jī)、一臺(tái)與上位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的上位數(shù)傳電臺(tái)以及分別裝載于每臺(tái)穿梭車上與穿梭車上的下位計(jì)算機(jī)連接用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的下位數(shù)傳電臺(tái)； 上位計(jì)算機(jī)采用時(shí)間片輪詢方式依次與每臺(tái)穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)穿梭車的控制與監(jiān)控；當(dāng)時(shí)間片輪流到任意一臺(tái)穿梭車時(shí)，首先由上位計(jì)算機(jī)向穿梭車進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，穿梭車收到數(shù)據(jù)后延時(shí)一段時(shí)間，再?gòu)拇┧筌囅蛏衔挥?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，按照該操作流程遍歷每一臺(tái)穿梭車，依次往復(fù)循環(huán)，完成對(duì)多臺(tái)穿梭車的輪詢； 時(shí)間片的長(zhǎng)短采用最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法自動(dòng)確定；時(shí)間片描述的是分配給一臺(tái)設(shè)備時(shí)間的長(zhǎng)短，時(shí)間片小于通信消耗時(shí)間，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)沖突；時(shí)間片大于通信消耗時(shí)間，造成時(shí)間浪費(fèi)；通信消耗時(shí)間與時(shí)間片相當(dāng)，達(dá)到了時(shí)間片最優(yōu)；時(shí)間片自適應(yīng)算法能夠在時(shí)間片過(guò)短時(shí)自動(dòng)增大時(shí)間片，時(shí)間片過(guò)長(zhǎng)時(shí)自動(dòng)減小時(shí)間片，最終自尋到最優(yōu)時(shí)間片； 下位計(jì)算機(jī)采用中斷方式響應(yīng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信；穿梭車響應(yīng)通信數(shù)據(jù)的具體過(guò)程為:對(duì)于任意一臺(tái)穿梭車，如果其搭載的下位數(shù)傳電臺(tái)接收到一定數(shù)量的字節(jié)時(shí)，就觸發(fā)下位計(jì)算機(jī)的中斷事件，下位計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷，接收并解析通信數(shù)據(jù)后，進(jìn)行時(shí)間片歸屬的識(shí)別；如果時(shí)間片屬于自己，則向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送反饋數(shù)據(jù)；如果時(shí)間片不屬于自己，則立刻跳出中斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:所述最優(yōu)時(shí)間片自適應(yīng)算法具體為: 初始時(shí)間片大于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突)一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片； 初始時(shí)間片等于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一連續(xù)多次未檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)減小時(shí)間片直到發(fā)生首次通信沖突一檢測(cè)到首次通信沖突增大時(shí)間片一再次達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片； 初始時(shí)間片小于最優(yōu)時(shí)間片時(shí):啟動(dòng)系統(tǒng)一檢測(cè)到通信沖突一連續(xù)增大時(shí)間片直到首次未檢測(cè)到通信沖突一達(dá)到最優(yōu)時(shí)間片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:時(shí)間片通信沖突的判斷通過(guò)下位設(shè)備回傳數(shù)據(jù)串的分析得到，具體為兩種情況:一是在任意時(shí)間片內(nèi)，接收并剔除解析出的正確協(xié)議幀后，剩下以幀頭碼開(kāi)始或以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串；而對(duì)于同一次數(shù)據(jù)串被截?cái)嗟臎_突，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)以幀頭碼開(kāi)始和以幀尾碼結(jié)束的殘缺數(shù)據(jù)串，如果這兩個(gè)殘缺數(shù)據(jù)串能夠合并為一個(gè)完整協(xié)議幀，則判斷為通信沖突；二是在分配給某臺(tái)下位設(shè)備的時(shí)間片內(nèi)收到并解析出其它下位設(shè)備回傳的正確協(xié)議幀，則判斷為通信沖突。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:時(shí)間片浪費(fèi)的判斷通過(guò)是否發(fā)生通信沖突得到，具體為:如果嘗試減少其時(shí)間片后立刻產(chǎn)生通信沖突則未發(fā)生時(shí)間片浪費(fèi)，自動(dòng)恢復(fù)到最優(yōu)時(shí)間片；如果在嘗試減小時(shí)間片后沒(méi)有檢測(cè)到通信沖突，則判定為存在時(shí)間浪費(fèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:上位計(jì)算機(jī)與穿梭車在其時(shí)間片內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程為:上位計(jì)算機(jī)向該穿梭車發(fā)送時(shí)間片分配指令或其它動(dòng)作指令；如果該穿梭車收到的是時(shí)間片分配指令，意味著該穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，則向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀；如果該穿梭車收到的是某個(gè)動(dòng)作指令，同樣意味著該穿梭車向上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的時(shí)機(jī)到來(lái)，不僅要向穿梭車推送出存在發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀，接著還要執(zhí)行收到的動(dòng)作指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:存在穿梭車發(fā)送隊(duì)列里的數(shù)據(jù)幀包括動(dòng)作完成信息、穿梭車狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)值，穿梭車在任何時(shí)刻生成這些信息時(shí)都能及時(shí)存入發(fā)送隊(duì)列，待時(shí)間片輪到自己時(shí)再向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多臺(tái)穿梭車協(xié)同工作系統(tǒng)的無(wú)線通信組網(wǎng)方法，其特征在于:穿梭車識(shí)別接收數(shù)據(jù)的過(guò)程為，在穿梭車下位計(jì)算機(jī)的軟件中，無(wú)線通信數(shù)據(jù)解析模塊將根據(jù)通信協(xié)議所定義的設(shè)備ID號(hào)識(shí)別并完成對(duì)接收到數(shù)據(jù)的篩選，僅留下發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04W28/04GK104298195SQ201410489545
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】劉明, 程欣, 李欣, 雷升杰, 鞏偉, 楊江南, 朱立 申請(qǐng)人:昆明七零五所科技發(fā)展總公司