摘要：无线技术的选择取决于应用程序的类型，要考虑以下条件：范围、频率和数据率。研究了不同移动机器人控制器的无线技术，包括蓝牙、无线网络和无线局域网。通过比较三者的无线技术频率、数据速率和范围，分析了各自的优缺点。讨论了应用程序、传输数据以及信息流程。
关键词关键词：移动机器人控制器；蓝牙；无线网络；无线局域网
中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号 编号：1672-7800（2016）004-0132-02
0引言
越来越多的移动机器人使用无线技术离线计算资源。无线技术分为调频无线技术、红外无线技术和蓝牙无线技术3种，其成本和特点也不尽相同。无线技术应用于音响近几年得到很大发展，有可能成为未来网络技术发展的一大趋势。无线技术有其便利之处，但也有其缺点：无线信号在两次转换过程中难免有损失。使用无线技术的音箱都带有一个功放，可能对声音产生一些干扰。出于成本考虑，这样的功放可能会是全频放大器，也就是说不同频段的声音信号由一个放大器来放大。而目前高端功放为了更好地展现声音品质，是将声音分不同频段来放大的。因此，使用无线技术的音响就需要在成本和音质之间作出选择。
（1）调频无线技术：将模拟音频信号通过AD转换器转换为数字信号，再将信号对载波进行调制并发射的一种高新技术。
（2）红外无线技术：在设备或系统通过红外辐射传递数据的一种无线技术。
（3）蓝牙无线技术[1]：短距离无线通信技术。
智能移动机器人系统备受关注。这一革命性的新技术在机械工程、电子工程、信息工程、自动化工程和人工智能等方面得到了广泛应用。目前，机器人可以开车、走路、游泳或飞行。机器人已经实现了智能化，在移动机器人无线通信技术的未来发展中，有可能实现使用手机控制机器人女仆、机器人轮椅或机器人汽车。
本文针对蓝牙技术、无线局域网以及3G，对移动机器人的控制进行了对比分析，从无线技术范围、频率以及数据传输率的对比来说明各自的优势与劣势，并对未来发展作了展望。
1蓝牙技术
蓝牙技术是由爱立信于1994年开发的一种取代电缆的技术。蓝牙是一个射频电缆，短距离收发信号，取代了无照科学工业技术与2.4GHz带宽。通常，蓝牙设备覆盖范围约10m，它支持语音和数据通信。日常工作生活中，蓝牙有很多优点，如低成本、低功耗和方向灵活，而且部分蓝牙已经集成到移动机器人中。
蓝牙被定义为协议层架构，包括核心协议、电缆替代协议、电话传送控制协议、选用协议。所有蓝牙堆栈的强制性协议包括：LMP、L2CAP和SDP。此外，与蓝牙通信的设备普遍都能使用HCI和RFCOMM协议。
（1）LMP。链路管理协议（LinkManagementProtocol）用于两个设备之间无线链路的建立和控制，一般工作在控制器上。
（2）L2CAP。逻辑链路控制与适配协议（LinkControlandAdaptationProtocol）常用来建立多路逻辑连接传输，具有无线数据包的分割和重新组装功能。基本模式下，L2CAP能最大提供64kb的有效数据包，并且有672字节作为默认MTU（最大传输单元），以及最小48字节的指令传输单元。
（3）RFCOMM。射频通信（RadioFrequencyCommunication）常用于建立虚拟的串行数据流。RFCOMM提供了基于蓝牙带宽层的二进制数据转换和模拟EIA-232串行控制信号的服务，即串口仿真。RFCOMM向用户提供了简单而且可靠的串行数据流。
（4）BNEP。网络封装协议（BluetoothNetworkEncapsulationProtocol）用于通过L2CAP传输另一协议栈的数据。主要目的是传输个人区域网络配置文件中的IP封包。BNEP在无线局域网中的功能与SNAP类似。
（5）AVCTP。音频/视频控制传输协议（AVCTP）通过L2CAP传输AV/C指令。立体声耳机上的音乐控制按钮可通过这一协议控制音乐播放器。
（6）AVDTP。音视频分发传输协议（AudioandVideoDistributionTransportProtocol）通过L2CAP向立体声耳机传输音乐文件，适用于蓝牙传输中的视频分发协议。
2无线局域网
无线局域网[2]是一种基于电子工程师学会（IEEE）802.11标准的无线网络。无线网络大部分使用未经许可的无线电频率，主要是2.4GHz标准。它通过无线接入点与带有无线支持的电脑连接到互联网。一个或多个接入点覆盖的地理区域称为热点。无线局域网主要用于移动设备和本地网络，但目前通常用于户外上网。下面是几种类型的无线局域网：802.11（传输速度24Mbps54Mbps）、802.11B（6Mbps到11Mbps）、802.11G（24Mbps54Mbps）、802.11N（50Mbps到100Mbps），802.11N一旦被IEEE标准和无线局域网联盟确定，它将成为一种新的标准。
传统移动机器人的控制操作使用天线。目前机器人运动的链接从安装在机器人的红外摄像头中获取控制信号和图像帧，所以智能机器人不会受外界环境如道路、天气的影响。无线局域网也可用在商业方面，通过无线链接可直接控制并访问桌面上的机器人。通过移动无线信道把命令发送到移动机器人端，令机器人控制台式电脑。无线局域网的宽带是200MHz，中心频率为2.45GHz，符合IEEE802.11B、IEEE802.11G标准。
远程操作机器人可处理一些突发情况，如修复漏水的化学容器。这种技术使用WLAN传输动作给虚拟机器人，与真正的机器人功能作用相差无几。通过使用高增益天线和放大器的WLAN，通信距离可超过30km。
33G技术
第三代（3G）[3-4]移动设备和服务将无线通信转换成在线、实时连接通信。3G无线技术可满足许多信息需求，如定位服务。3G无线技术从导向服务转向多功能方向（语音、数据、视频、传真）服务。参考文献[5]提出了基于3G技术的遥控系统和GPS（全球定位系统）救援机器人。系统模块包含终端、监控系统和网络数据传输，包括通信技术、GIS（地理信息系统）技术、数据处理技术、3G技术、卫星定位、机器人控制技术和流媒体应用技术。第三代通信技术具有如下特征：①高话音质量和高安全性；②具有在2GHz左右的高效频谱利用率，且能最大程度地利用有限带宽；③支持分层小区结构，支持访问互联网的多种同步连接；④语音只占移动通信业务的一部分，大部分业务是非话数据和视频信息；⑤以数据量、服务质量和使用时间为收费参数，而不是以距离为收费参数的新收费机制。
处理器工作流程如下：①处理器通过GPSOEM处理GPS卫星信号，得到当前位置和其它信息，比如速度和方向等，并移交ARM到流程中。通过相应的3G通信技术发回到监测中心；②处理器接受监控中心控制命令，采集视频信息，进行数据处理后，通过3G通信返回信息到监控中心，实现视频终端和后台之间的联系；③监控中心发出各种控制机器人处理器命令，处理器可控制随机信息；④机器人发布远程控制命令，完成各种救援任务。
4技术比较
用于控制移动机器人的无线技术种类很多，有各自的优缺点。用蓝牙，移动机器人可以很容易地处理控制按钮。无线局域网以IEEE802.11为标准，可以降低成本。但在多层、密集的室内环境下，性能会大幅度降低。
3G可用于远程监控移动机器人。3G结合了无线通信和多媒体技术，高速传输、快速连接、费用便宜。3G模块有效解决了一些瓶颈问题，采用有线或无线控制和传输数据，救援机器人都能工作。由于数据传递量大，救援机器人的功能变得更强大。表1是移动机器人控制器采用不同无线技术比较。
5结语
本文对控制移动机器人相关技术作了阐述，对几种技术的带宽、频率、数据传输率作了比较。以后工作重点要放在将无线技术应用在一个可移植的应用程序中。无线技术的选择取决于应用程序的类型：范围、频率和数据率。
参考文献：
[1]赵利英.基于低功耗蓝牙的无线局域网硬件设计与实现[D].长春：吉林大学，2014.
[2]吴振强.无线局域网安全体系结构及关键技术[D].西安：西安电子科技大学，2007.
[3]陈力.B3G/4G系统中的无线资源分配的研究[D].北京：北京邮电大学，2012.
[4]姜奇，马建峰，李光松，等.基于WAPI的WLAN与3G网络安全融合[J].计算机学报，2010（9）：1675-1685.
[5]BIJINCUN1，LIQI，LIUYANFEI.Thedesignoftherescuerobotlong-distancecontrolbasedon3GandGPS[C].InternationalConferenceonIntelligentHuman-MachineSystemsandCybernetics，2009.
（责任编辑：杜能钢）