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1陕西科技大学2013级硕士研究生学位论文开题报告题目岛屿安防模拟系统的博弈算法研究所在学院电气与信息工程学院学科专业模式识别与智能系统学号1306035研究生权思敏导师张开生2014年10月28日2一、选题的目的和意义：目前，边界与领土争端问题一直是各个国家之间最为敏感的问题之一，它直接涉及到国家的利益，甚至主权与领土完整。边界与领土争端的解决结果直接关系到一些地域甚至全世界人民的和平与安全。当前，世界上仍有相当多的国家之间存在着边界与领土争端问题，并由此引发一系列冲突。为了保证国家的利益与领土完整，各个国家均采取了一系列的岛屿安防保卫措施。随着国际社会的不断发展，在国际法的演化过程中，岛屿主权取得原则也在适时调整并不断发展，博弈论也因此得到了广泛应用。作为现代数学的一个新的分支，博弈论主要研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论与方法。博弈论考虑在博弈对抗过程中不同个体的预测行为以及实际行为，并研究它们的优化策略。目前，国内外许多学者都致力于智能机器人的研究，智能电动小车作为智能机器人的典型代表也受到了越来越多的关注。智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。“物联网”是一种泛在网络，是由美国麻省理工学院1999年提出的，是指将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网的目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起形成一个更加智慧的生产生活体系。ZigBee技术作为一种新兴的短距离无线传感网络通信标准，具有低功耗、低延迟、自组织等优点，因而广泛应用到生产、生活领域，市场前景非常广阔。ZigBee标准基于IEEE802.15.4低速率无线个人局域网，支持介质访问控制层和物理层标准，并在此之上包含网络层、安全层和应用层，具备很强的设备联网能力。随着物联网技术、嵌入式技术的不断发展与应用，将ZigBee技术和嵌入式技术应用在构建的岛屿安防模拟系统中，根据博弈论理论对博弈结果进行分析从而寻找智能小车对抗博弈的最优策略，利用嵌入式技术及物联网技术进行系统模拟，不仅为岛屿安防提供了一种解决策略，同时也为智能小车的智能化研究提供了一个良好的实验平台。3二、国内外研究动态和水平（附主要参考文献,须有相当数量的学术论文或学位论文）国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段：第一阶段，20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国BarrettElectronics公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（AutomatedGuidedVehicleSystem）。第二阶段，从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目开始在这个领域的探索。在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC）。在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。第三阶段，从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学（CarnegieMellonUniversity）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段，其基本可实现循迹、避障、检测贴片寻光入库、避崖等基本功能，同时也具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动的操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预订的道路进行。智能小车主要运用领域包括军事侦察与环境检测、探测危险与排除险情、安全检测受损评估、智能家居。在我国，各大专院校也在广泛的开展智能小车的研究，清华大学汽车研究所是国内最早成立的主要从事智能汽车及智能交通的研究单位之一，在主动避撞、车载微机、汽车导航等领域有广泛而深入的研究。目前，智能小车的研究呈现出新的特点。首先，随着计算机硬件技术的提高，硬件结构由最初的专用板卡或芯片逐渐向通用板卡或芯片过渡，为了提高运算速度，出现了专用的运算指令。其次，在控制系统方面，随着网络的发展和传输速度的提高，以及物联网技术和嵌入式技术的不断发展,出现了基于网络传输信号控制的智能小车，而不再是以往一成不变的“单机式”控制模式，无线通信网络和智能小车技术的结合使得对智能小车的控制摆脱有线网络的束缚，通过ZigBee无线通信技术对智能电动小车进行控制，使其具有更好的开放性，这也成为了目前物联网领域的新热点。4物联网是战略性新兴产业的重要组成部分,是继计算机、互联网和移动通信之后新一轮信息技术革命,正推动信息技术在各行各业更深入应用的新一轮信息化浪潮。在国外，欧盟委员会于2011-2013年每年新增2亿欧元进一步加强研发力度,同时拿出3亿欧元专款,支持物联网相关公私合作短期项目建设；日本、澳大利亚、新加坡、法国、德国等其他发达国家也加快了部署下一代物联网网络基础设施的步伐。我国高度重视物联网产业的发展,将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。2009年8月温家宝总理到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表了重要讲话，指出“要在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心‘感知中国’中心”，这也为物联网技术在国内的发展提供了良好的政策环境。参考文献[1]梁明亮，孙逸洁．嵌入式智能小车的设计与实现[J].制造业自动化，2012，11(34):87-90.[2]龚军，郑启文，赵瑾．基于ZigBee多智能小车无线控制系统的设计[J].上海电机学院学报：2012.15(2):91-96.[3]龚君．基于ZigBee多智能小车远程监控系统设计与研究[D]．南京师范大学，2012.[4]郑启文．基于无线通信网络的多智能小车协作控制系统研究[D]．南京师范大学，2012.[5]瞿雷，刘盛德，胡咸．ZIGBEE技术及应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007.[6]无线龙．物联网应用技术系列教材[M]．北京：冶金工业出版社，2011.[7]王海波，冯蓉珍，司俊等．基于PWM调速的智能小车控制系统实现[J]．科技广场：2011.11：14-147.[8]周立功．ARM嵌入式系统基础教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005.[9]顾群，蒲双雷．基于单片机的智能小车避障循迹系统设计[J]．数字技术与应用：2012.5：23-23.[10]董宗祥，石红瑞，杨杰．嵌入式智能小车测控系统的设计与实现[J]．计算机测量与控制：2010.18（2）：357-360.[11]朱思敏．自循迹智能小车控制系统的设计与实现[D]．浙江工业大学，2013.[12]石亿．嵌入式智能小车运动控制系统的研制[D]．湘潭大学，2012.[13]李新科，高潮，郭永彩，何卫华．基于语音识别和红外光电传感器的自循迹智能小车设计[J]．传感器与微系统：2011.30（12）：105-108.[14]宁焕生,徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报：52010.11(11):2590-2599.[15]封松林,叶甜春,物联网/传感网发展之路初探[J].中国科学院院刊：2010.25(01):50-54.[16]杨柳，岳坤，庞和明等．Qt/Embedded及嵌入式Linux在智能监控系统控制中的应用[J]．计算机应用：2010.30(1):289-291.[17]宁炳武，刘军民．基于CC2430的ZigBee网络节点设计[J].电子技术应用：2008.3：95-99．[18]Hua-DongMa．InternetofThings：ObjectivesandScientificChallenges[J]．JournalofComputerScience&Technology，2011，06：919-924．[19]WenkaiLiu，AigongXu，MenglongWu.DesignofintelligentvehiclesystembasedonembeddedARM[J].WITPress，2014，51：71-77．[20]穆嘉松.基于节点移动性的ZigBee网络自适应路由策略研究[D].天津大学,2011.[21]黄伟，吴青，马育林等.基于视觉导航的智能小车调速控制器设计[J].武汉理工大学学报：2010.32(6):103-107.[22]申忠宇，郑启文，王川等．无线通信网络的多智能小车编队控制系统[J].东南大学学报(自然科学版)：2013.43:18-21.[23]刘婷，杨济民，李腆腆等．基于ImpinjR2000的UHFRFID读写器研究[J].科技信息：2012．7：48-49.[24]赵斌，张红雨．RFID技术的应用及发展[J].电子设计工程，2010，10:123-126.[25]ZHANGJing-ming，RENDian-bo，CUISheng-min.Directadaptivecontrolforlanekeepinginintelligentvehiclesystems[J].JournalofHarbinInstituteofTechnology，2009，6(16)：810-814.[26]YANGXinhong，GAOFeng，LIUGuoliang.DevelopmentofanIntelligentVehicleExperimentSystem[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering，2010，6(23)：684-689.6三、选题的依据（理论依据、技术依据、前期工作研究依据）1.理论依据课题采用嵌入式技术与物联网技术，并结合博弈算法的设计作为理论依据来构建岛屿安防模拟系统，通过嵌入式微控制器控制智能电动小车的运动，用不同的智能电动小车扮演甲、乙双方，模拟双方在岛屿上的争端博弈。2.技术依据嵌入式系统因其量体裁衣，灵活配置，面向产品以及面向应用等特点，在工业控制以及智能机器人方面有着良好的应用前景。此外，它还具有功耗低、可靠性高、功能强大、性价比高、实时性强、支持多任务、占用空间小、效率高等特点。近年来嵌入式技术发展非常迅速，越来越多的实时控制问题都可以在嵌入式系统中得以实现。它的数据通信方式灵活，数据存储功能容量大，人机接口友好，对于前端传感器采集到的数据能够快速处理并发出相应的指令。系统拟采用ARM7系列微处理器LPC2103作为主控制芯片。LPC2103具有10位的A/D转换器，含有8个模拟输入，8KB的片内静态RAM和32KB的片内Flash程序存储器，128位宽度接口/加速器，最高可实现70MHz工作频率，同时该芯片还拥有丰富的I/O口等外设资源，可较容易地进行功能上的扩展。物联网通信主要采用Zigbee无线网络进行组网，并完成对信号的双向传输，其完整的协议栈由IEEE802.15.4标准定义的物理层（PHY）和介质访问层（MAC），Zigbee联盟设计的网络层（NWK）和应用层（API）组成。Zigbee因其具有低成本、低复杂度、低功耗等优良特性广泛应用于自带控制领域以及远程控制领域，并且可以嵌入各种设备。3.前期工作研究依据在前期工作中主要学习了ARM7系列微处理器LPC2103的相关知识，做相应的基础实验以便于熟悉ARM的编译环境及调试方法；查阅智能