移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法及装置与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法及装置。


背景技术：

2.移动机器人模型的建立是进行轨迹跟踪控制的关键，建模方法有两类：运动学建模和动力学建模。由于运动学建模忽略了动力学的影响，导致有效移动速度降低，同时也会造成姿态预测误差，尤其是当移动机器人的运动速度较快时，控制信号输入发生明显变化，姿态预测误差不仅会导致路径规划的额外计算，也会导致移动机器人偏离预定轨迹。为了减少移动机器人的跟踪误差，实现高控制性能，有必要建立移动机器人的动力学模型。自拉格朗日描述运动约束以来，提出了很多基于达朗贝尔原理建立的运动约束方程。达朗贝尔原理适用于很多情况，但不适用于约束为非完整或非理想的情况。为解决上述问题，udwadia和kalaba提出了约束力系统的简明、显式和非耦合运动方程，称为udwadia
‑
kalaba方程。
3.udwadia
‑
kalaba方程与其他形式方程的最大区别在于：1.不需要确定拉格朗日系数或其他难以获得的参数，对于具有非完整约束的系统，此类参数的获得特别困难。此外，拉格朗日系数的求解难度随自由度的增加而增加；2.udwadia
‑
kalaba理论不采用线性化或近似的方法进行动力学建模和控制器的设计。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法及装置，旨在解决现有技术中的上述问题。
5.本发明提供一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法，包括：
6.步骤1，建立无约束下移动机器人的第一动力学方程；
7.步骤2，基于所述第一动力学方程，根据移动机器人的结构特征建立二阶结构约束方程，求取结构约束力，获得移动机器人具有结构约束的第二动力学方程；
8.步骤3，基于所述第二动力学方程，根据移动机器人的跟踪轨迹建立二阶运动约束方程，并根据acc处理初始条件不相容问题，求取运动约束力，获得移动机器人具有结构约束和运动约束的第三动力学方程；
9.步骤4，根据所述第三动力学方程进行轨迹跟踪控制。
10.本发明提供一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制装置，包括：
11.第一建立模块，用于建立无约束下移动机器人的第一动力学方程；
12.第二建立模块，用于基于所述第一动力学方程，根据移动机器人的结构特征建立二阶结构约束方程，求取结构约束力，获得移动机器人具有结构约束的第二动力学方程；
13.第三建立模块，用于基于所述第二动力学方程，根据移动机器人的跟踪轨迹建立二阶运动约束方程，并根据acc处理初始条件不相容问题，求取运动约束力，获得移动机器人具有结构约束和运动约束的第三动力学方程；
14.轨迹跟踪控制模块，用于根据所述第三动力学方程进行轨迹跟踪控制。
15.采用本发明实施例的技术方案简单、有效、准确，轨迹跟踪结果与理论一致。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法的流程图；
19.图2是本发明实施例的移动机器人的结构示意图；
20.图3是本发明实施例的移动机器人层级式方法流程图；
21.图4是本发明实施例的移动机器人控制器的整体结构图；
22.图5是本发明实施例的移动机器人控制系统的结构框图；
23.图6是本发明实施例的c1点跟踪振幅递增的正弦曲线图；
24.图7是本发明实施例的c1点与预定轨迹的误差随时间的变化曲线示意图；
25.图8是本发明实施例的c点跟踪振幅递增的正弦曲线图；
26.图9是本发明实施例的c点与预定轨迹的误差随时间的变化曲线；
27.图10是本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制装置的示意图。
具体实施方式
28.本发明实施例提供了一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法。具有结构约束和运动约束的机械系统，可能含有非完整约束且约束力数量可能大于2，因此难以同时获得其动力学方程和约束力，udwadia
‑
kalaba方程能够解决现有技术中存在的问题。
29.为了更好地实现约束机械系统的轨迹跟踪控制，本发明实施例基于udwadia
‑
kalaba建立了移动机器人系统的动力学模型。此外，基于机器人系统的动力学方程，提出了一种层级式方法。在该方法中，根据约束是否随轨迹的变化而变化将其分为两类，结构约束和运动约束。基于该方法可以同时获得约束系统的动力学方程和约束力。并且本发明实施例通过acc处理初始条件的不相容问题，从而获得运动约束。本发明实施例选择一个三轮移动机器人跟踪目标轨迹，仿真结果表明，该方法简单、有效、准确，轨迹跟踪结果与理论一致。
30.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.方法实施例
34.根据本发明实施例，提供了一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法，图1是本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法具体包括：
35.步骤101，建立无约束下移动机器人的第一动力学方程；
36.步骤102，基于所述第一动力学方程，根据移动机器人的结构特征建立二阶结构约束方程，求取结构约束力，获得移动机器人具有结构约束的第二动力学方程；
37.步骤103，基于所述第二动力学方程，根据移动机器人的跟踪轨迹建立二阶运动约束方程，并根据acc处理初始条件不相容问题，求取运动约束力，获得移动机器人具有结构约束和运动约束的第三动力学方程；
38.步骤104，根据所述第三动力学方程进行轨迹跟踪控制。
39.以下对本发明实施例的上述步骤进行具体说明。
40.如图2所示，移动机器人在水平面上移动，坐标系为大地坐标系xoy。前轮配有三个电机为移动机器人整体驱动、整体转向和前轮转向提供动力。两后轮为移动机器人的从动轮，支撑移动机器人并随前轮的牵引而运动，轮子与地面为纯滚动没有滑动现象。其中(x,y)为c的坐标(后轮两轮连线的中点)，(x1,y1)为c1的中点(前轮质心)，θ为移动机器人整体在坐标系中的方向角，ψ为前轮的转向角。
41.如图3所示，基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制方法的具体操作步骤如下：
42.步骤1，根据牛顿力学建立无约束下移动机器人系统的动力学方程；
43.具体地，在步骤1中，移动机器人由一个具有驱动和转向功能的前轮和两个支撑后轮组成。根据牛顿力学建立无约束下移动机器人系统的动力学模型：
[0044][0045]
式中：
[0046]
其中：m为移动机器人的质量，i1为移动机器人的转动惯量，i2为移动机器人前轮的转动惯量，θ为移动机器人的方向角，ψ为移动机器人前轮转向角，(x1，y1)为移动机器人前轮质心c1在坐标系的位置，q11、q12、q13、q14为“给定力”。
[0047]
步骤2，移动机器人速度和角速度间的关系受移动机器人的结构控制，但随跟踪轨迹的变化而固定不变，将其称为结构约束，根据移动机器人的结构特征建立二阶结构约束方程，求取结构约束力，从而获得移动机器人具有结构约束的动力学方程；
[0048]
具体地，在步骤2中，移动机器人速度与角速度间的关系受移动机器人的结构控制，但随跟踪轨迹的变化而固定不变，由此得到移动机器人第一层约束——结构约束。
[0049]
根据前轮受力平衡得到第一个结构约束：
[0050][0051]
对时间t进行微分得到第一个二阶形式的方程：
[0052][0053]
根据移动机器人方向角和方向角速度的关系得到第二个结构约束：
[0054][0055]
其中移动机器人速度v为：
[0056][0057]
将(4)对时间t进行微分得到：
[0058][0059]
其中：ω为移动机器人的方向角速度，d为移动机器人前轮质心c1到两后轮连线中点c的距离，v为移动机器人前轮的速度。
[0060]
移动机器人所受的结构约束可由矩阵方程表示，该矩阵的表达式为：
[0061][0062]
式中：
[0063][0064]
根据udwadia
‑
kalaba理论，结构约束力为：
[0065][0066]
式中：b
s
＝asm
‑
1/2
；
[0067]
求得
[0068]
其中：
[0069][0070][0071][0072]
因此具有结构约束的移动机器人动力学方程为：
[0073][0074]
步骤3，移动机器人追踪轨迹所需的约束力随跟踪轨迹的变化而变化，我们称其为运动约束，根据移动机器人的跟踪轨迹建立二阶运动约束方程，并根据acc处理初始条件不相容问题，求取运动约束力，从而获得移动机器人具有结构约束和运动约束的动力学方程；
[0075]
具体地，在步骤3中，根据移动机器人追踪的轨迹确定约束力，但约束随跟踪轨迹的变化而变化，由此得到移动机器人第二层约束——运动约束。
[0076]
移动机器人前轮质心c1和两后轮连线中点c均应在轨迹上移动，由于c1和c的初始状态不一定满足给定约束，此误差采用acc处理，进而得出移动机器人的两个运动约束。
[0077]
移动机器人c1点和c点沿着轨迹顺次推移，而不是沿着部分轨迹重复移动，得到移动机器人的第三个运动约束，将三个运动约束方程放入一个矩阵，矩阵为：
[0078][0079]
其中：
[0080]
a
11
＝
‑
0.1sin(0.1x1)
‑
0.01x1cos(0.1x1)
[0081]
a
22
＝
‑
0.1sin(0.1x1‑
0.1dcosθ)
‑
0.01x1cos(0.1x1‑
0.1dcosθ)
[0082]
0.01dcosθcos(0.1x1‑
0.01dcosθ)
[0083]
a
23
＝
‑
dcosθ
‑
0.01dx1sinθcos(0.1x1‑
0.1dcosθ)
‑
0.1dsinθsin(0.1x1‑
0.1dcosθ)
[0084]
0.01d2sinθcosθcos(0.1x1‑
0.1dcosθ)
[0085][0086][0087][0088]
步骤4，建立基于层级式约束的移动机器人系统动力学建模和轨迹跟踪控制方法，并验证其是否满足系统稳定性要求，若满足则结束设计，若不满足则重新进行方法的设计。
[0089]
具体地，在步骤4中，移动机器人由三个电机分别提供其驱动、转向、前轮转向，根据udwadia
‑
kalaba理论得到运动约束力：
[0090][0091]
式中，
[0092]
可以写为：
[0093]
其中，c为常数矩阵：
[0094][0095]
u为控制输入力：
[0096][0097]
在控制输入力u中，f
x
为作用力在x轴的分量，f
y
为作用力在y轴的分量。u
θ
为移动机器人的转矩，u
ψ
为移动机器人的前轮转矩。
[0098]
移动机器人的驱动力矩u
d
为:
[0099][0100]
因此控制约束力
[0101][0102]
无约束移动机器人受结构约束和运动约束下，动力学方程为：
[0103][0104]
当移动机器人沿预定轨迹运动时，根据步骤3得到三个电机的驱动力矩和转向力矩，并结合电机的实际力矩，形成闭环反馈控制，使移动机器人沿着预定轨迹运动。
[0105]
如图4所示，控制器的输入量为移动机器人给定的预定轨迹，通过移动机器人跟踪控制器计算得到移动机器人驱动电机和转向电机所需的控制力大小，控制力通过力矩控制器进行闭环控制调节，从而使移动机器人按照预定的轨迹运动。
[0106]
如图5所示，移动机器人系统配备有陀螺仪、加速度计传感器、电流传感器、电机驱动器、光电编码器等装置。系统由一个主控制器控制移动机器人前进，转向和前轮转向，主控制器分别对三个电机驱动器发送指令驱动电动机工作。移动机器人所处的位置信息由光电编码器获取并对电机驱动器进行反馈。移动机器人通过电流传感器记录电流信息，计算移动机器人实际所受力矩。电机驱动器将实际所受力矩与给定力矩进行比较对移动机器人电机进行调节，从而使移动机器人按照预设轨迹进行移动。
[0107]
图6、图8分别为本发明c1点和c点跟踪振幅递增的正弦曲线图。预设轨迹为一个幅值线性增大的正弦曲线，设置移动机器人控制器参数使其跟随预定轨迹，移动机器人的实际运动轨迹如虚线所示，预定轨迹如实线所示。从图中可以看出移动机器人的真实轨迹和预定轨迹是非常一致的，跟随效果非常完美，证明该控制方法非常有效。
[0108]
图7、图9分别为本发明c1点和c点与预定轨迹的误差随时间的变化曲线。由于初始条件可能不满足约束条件，通过acc进行处理，使udwadia
‑
kalaba理论可以解决初始条件不相容的轨迹跟踪控制。图中清晰可见，随着时间变化，误差e
21
和e
22
在零点附近稳定。证明基于该方法，移动机器人可以非常精确的追踪所预设的轨迹。
[0109]
移动机器人前轮转向角和整体转向角分别由前轮两个旋转电机的光电编码器的位置传感器获得的电机角度信息计算而来，移动机器人的方向角θ可以由陀螺仪、加速度计传感器采集计算而来。u
d
、u
θ
、u
ψ
可以用公式(12)、(13)、(14)计算出来。表1为本例中机器人参数含义及赋值，表2为本发明实施例中变量的含义及其单位。
[0110]
综上所述，本发明实施例为了更好地实现受约束机械系统的轨迹跟踪控制，建立了无约束机械系统的动力学模型；基于动力学模型，提出了一种层级式约束方法。在该方法中，根据约束是否随跟踪轨迹的变化而变化。
[0111]
表1
[0112]
参数值移动机器人质量m＝800kg移动机器人转动惯性i1＝333kg
·
m2前轮转动惯性i2＝1kg
·
m2车轮半径r＝0.2m
c1到c的距离d＝1m
[0113]
表2
[0114][0115]
将其分为两类，结构约束和运动约束。基于该方法可以同时获得约束系统的动力学方程和约束力。通过acc处理移动机器人初始约束不满足udwadia
‑
kalaba理论的情况，从而获取运动约束；选择一个三轮移动机器人来跟踪预定的轨迹，仿真结果表明，该方法简单、有效、准确，结果与理论一致。
[0116]
装置实施例
[0117]
根据本发明实施例，提供了一种基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制装置，图10是本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制装置的示意图，如图10所示，根据本发明实施例的基于层级式约束的移动机器人动力学建模和轨迹跟踪控制装置具体包括：
[0118]
第一建立模块10，用于建立无约束下移动机器人的第一动力学方程；第一建立模块10具体用于：
[0119]
根据牛顿力学，基于公式1
‑
4建立无约束下移动机器人系统的第一动力学模型：
[0120]
[0121][0122][0123][0124]
其中，移动机器人包括一个具有驱动和转向功能的前轮和两个支撑后轮，m为移动机器人的质量，i1为移动机器人的转动惯量，i2为移动机器人前轮的转动惯量，θ为移动机器人的方向角，ψ为移动机器人前轮转向角，(x1，y1)为移动机器人前轮质心c1在坐标系的位置，q
11
、q
12
、q
13
、q
14
为给定力。
[0125]
第二建立模块12，用于基于所述第一动力学方程，根据移动机器人的结构特征建立二阶结构约束方程，求取结构约束力，获得移动机器人具有结构约束的第二动力学方程；
[0126]
第二建立模块12具体用于：
[0127]
根据移动机器人的前轮受力平衡得到第一个结构约束：
[0128][0129]
对时间t进行微分得到第一个二阶形式的方程：
[0130][0131]
根据移动机器人方向角和方向角速度的关系得到第二个结构约束：
[0132][0133]
其中，移动机器人速度v为：
[0134][0135]
将公式7对时间t进行微分得到公式9：
[0136][0137]
其中，ω为移动机器人的方向角速度，d为移动机器人前轮质心c1到两后轮连线中点c的距离，v为移动机器人前轮的速度；
[0138]
根据公式10
‑
12所述的矩阵方程确定移动机器人所受的结构约束：
[0139]
[0140][0141][0142]
根据udwadia
‑
kalaba理论，根据公式13
‑
15确定结构约束力：
[0143][0144]
b
s
＝a3m
‑
1/2
ꢀꢀꢀ
公式14；
[0145][0146]
其中，
[0147][0148][0149][0150]
根据公式16确定具有结构约束的移动机器人的第二动力学方程为：
[0151][0152]
第三建立模块14，用于基于所述第二动力学方程，根据移动机器人的跟踪轨迹建立二阶运动约束方程，并根据acc处理初始条件不相容问题，求取运动约束力，获得移动机器人具有结构约束和运动约束的第三动力学方程；第三建立模块14具体用于：
[0153]
根据移动机器人系统追踪轨迹的变化确定移动机器人系统的第二层约束即第一运动约束方程；
[0154]
基于移动机器人系统的前轮质心c1和两后轮连线中点c在轨迹上移动，采用acc处理，得出移动机器人系统的第二运动约束方程；
[0155]
基于移动机器人c1点和c点沿着轨迹顺次推移，得到移动机器人系统的第三个运动约束方程；
[0156]
将三个运动约束方程放入一个矩阵，矩阵表达式为：
[0157][0158]
其中，
[0159]
基于移动机器人由三个电机分别提供其驱动、转向、前轮转向，根据udwadia
‑
kalaba理论得到运动约束力：
[0160][0161][0162]
将写为公式20：
[0163][0164][0165][0166]
其中c为常数矩阵，u为控制输入力；在控制输入力u中，f
x
为作用力在x轴的分量，f
y
为作用力在y轴的分量，u
θ
为移动机器人的转矩，u
ψ
为移动机器人的前轮转矩。
[0167]
确定移动机器人的驱动力矩u
d
为:
[0168][0169]
根据公式24确定控制约束力：
[0170][0171]
确定无约束移动机器人系统受结构约束和运动约束下的第三动力学方程为：
[0172][0173]
轨迹跟踪控制模块16，用于根据所述第三动力学方程进行轨迹跟踪控制
[0174]
当移动机器人沿预定轨迹运动时，根据所述第三动力学方程得到三个电机的驱动力矩和转向力矩，并结合电机的实际力矩，形成闭环反馈控制，使移动机器人沿着预定轨迹运动。
[0175]
本发明实施例是与上述方法实施例对应的装置实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
[0176]
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0177]
在20世纪30年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)(例如现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardware description language，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advanced boolean expression language)、ahdl(altera hardware description language)、confluence、cupl(cornell university programming language)、hdcal、jhdl(java hardware description language)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(ruby hardware description language)等，目前最普遍使用的是vhdl(very
‑
high
‑
speed integrated circuit hardware description language)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
[0178]
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmel at91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
[0179]
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何
设备的组合。
[0180]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0181]
本领域内的技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0182]
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0183]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0184]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0185]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0186]
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
[0187]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0188]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要
素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0189]
本说明书一个或多个实施例，可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块，一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等；也可以在分布式计算环境中实践本说明书的一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0190]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0191]
以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。