近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度研究中取得重要進(jìn)展，提出了一種基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu)，并為之設(shè)計了一種全新的傳輸調(diào)度方法，為保證智能工廠中AGV數(shù)據(jù)的實(shí)時、可靠、有序傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。相關(guān)研究成果以Transmission Scheduling with Order Constraints in WIA-FA based AGV Systems為題，發(fā)表在IEEE Internet of Things Journal上。

　　隨著嵌入式計算、工業(yè)傳感和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)自動化正在朝著智能制造方向轉(zhuǎn)變。為了提高物流運(yùn)輸效率，智能工廠中迫切需要使用大量AGV作為運(yùn)載工具。無線網(wǎng)絡(luò)作為AGV系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，可有效實(shí)現(xiàn)AGV與控制中心之間的信息傳輸。傳統(tǒng)的AGV系統(tǒng)主要采用WiFi（IEEE 802.11）和ZigBee（IEEE 802.15.4）兩種通用無線技術(shù)，但WiFi和ZigBee均采用CSMA/CA機(jī)制，在負(fù)載較重的網(wǎng)絡(luò)及惡劣的工業(yè)環(huán)境中，其不易保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性。此外，為了避免碰撞，一些AGV系統(tǒng)對AGV的運(yùn)動順序存在嚴(yán)格限制。因此，同時考慮實(shí)時性、可靠性和順序約束的AGV傳輸調(diào)度研究具有較高的理論和應(yīng)用價值。

　　沈陽自動化所工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)課題組在研究員梁煒和鄭萌的帶領(lǐng)下，首次提出了基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu)，并為之設(shè)計了一種考慮順序約束的實(shí)時可靠傳輸調(diào)度方法。該方法主要包括網(wǎng)絡(luò)超幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化和基于動態(tài)期望丟包率的時隙分配兩個方面。在網(wǎng)絡(luò)超幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，研究人員證明了當(dāng)可用時隙總數(shù)一定時，順序分配可比交織分配提供更高的可靠性。基于優(yōu)化后的超幀，為各AGV分配數(shù)據(jù)傳輸時隙。該過程主要包括兩個步驟：根據(jù)預(yù)設(shè)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)期望丟包率為各AGV靜態(tài)預(yù)留時隙；根據(jù)預(yù)留后剩余時隙個數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)各AGV期望丟包率，從而調(diào)節(jié)它們所分得的時隙數(shù)。和傳統(tǒng)方法相比，該傳輸調(diào)度方法在保證實(shí)時性和順序性的前提下，提高了傳輸可靠性。

　　近年來，圍繞工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的研究，沈陽自動化所在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計、拓?fù)淇刂啤⒕G色認(rèn)知組網(wǎng)方法、高可靠傳輸技術(shù)、異構(gòu)無線共存和國際標(biāo)準(zhǔn)化等方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)工作分別以論文形式發(fā)表在Proceedings of The IEEE，IEEE Transactions on Industrial Informatics，IEEE Internet of Things Journal，IEEE Transactions on Wireless Communications，IEEE Transactions on Vehicular Technology，IEEE Sensors Journal，IEEE Systems Journal等期刊上，研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化。沈陽自動化所在工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究逐漸深入，國內(nèi)外影響力也在穩(wěn)步提升。

圖1 基于WIA-FA的AGV通信架構(gòu)示例

圖2 數(shù)據(jù)傳輸順序約束

    圖3 所提方法（DELTA）與四種傳統(tǒng)方法在不同信道條件下的性能對比