文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
基于移动通信网络的湖面清洁机器人遥操作系统设计与实现
姓名:周飞
申请学位级别:硕士
专业:信息与通信工程
指导教师:周东翔
2010-11
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
当前,污染水域的治理已经得到了社会各方面的大力关注,研究一种简单高
效、安全平稳、经济环保的水面清洁机器人成为一大热点。针对中小型湖泊水域
环境的治理,常州超媒体与感知技术研究所承担了“湖面清洁机器人”这一新课
题。由于湖面清洁机器人活动范围广,采用普通无线通信很难满足要求。因此,
本文设计了基于移动通讯网络的机器人遥操作系统,以满足远距离通信的要求,
同时采用视觉反馈方式使得遥操作系统更加直观方便。
本文的工作和研究成果主要有以下几个方面:
(1) 基于移动通讯网络的机器人遥操作系统设计。本文首先对通过移动通信网
络实现数据传输和实时视频传输的技术可行性进行了论证,进而针对无线网卡的
私有 IP 问题提出了由船上处理机、专用服务器、手机遥控端等模块组成的遥操作
系统总体结构。通过专用服务器的中转,实现了手机遥控端对湖面清洁机器人的
监视图像信息和状态信息的实时接收,从而发送命令信号控制机器人动作。
(2) 采用 Socket 连接实现了各子系统间的网络通信。对于通信访问、状态信息
和命令信号等数据传输,采用基于 TCP 协议的 Socket 连接方式确保数据传输的准
确性和可靠性;对于湖面清洁机器人远端视觉信息,采用在 UDP 基础上 RTP/RTCP
协议对视频数据进行了封装、打包,确保视频信号传输的高速性和实时性。
(3) 设计了短消息通信模块。通过基于串口的无线上网卡短消息收发技术,实
现了湖面清洁机器人与手机遥控端的短信通信,解决了紧急情况下或网络不通时
与机器人的通信问题。
(4) 开发了基于 J2ME 的手机遥控端程序。手机遥控拓展了操纵者与机器人交
互的空间,同时基于 J2ME 的手机程序具有与平台无关性,通用性强,移植便利。
(5) 在实验室环境下搭建模拟平台,对系统进行了验证实验。实验结果表明,
基于移动通讯网络的机器人遥操作系统设计合理,工作稳定,通用性好,实用性
强,能够为遥控端提供实时的机器人远端视频信号并进行控制信号的传输,实现
了系统预定的对机器人遥操作的要求。
目前在机器人远端采用移动通信网络技术的研究正发展迅速,在视频监控领
域对视频采集端的移动要求也越来越突出,本文研究的基于移动通讯网络的机器
人遥操作技术具有很大的发展空间,在野外危险作业、移动视频监控等方面将有
广泛应用。
主题词:移动通信网络湖面清洁机器人遥操作视频监控短消息
J2ME
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
ABSTRACT
Nowadays, all circles of society have paid great attention on administering the
polluted waters already. And research on a sample, efficient, secure, stable, economic
and environment-protective water cleaning robot has e a hotspot. Pointed at
administration on the lake waters environment of medium and small scale, Changzhou
Institute of Supermedia and Sensing Technology undertook the new project “Lake
Cleaning Robot”. Due to the broad lake operation scope of cleaning robot, it is very
difficult to meet the demand adopting ordinary munication. Therefore, a
robot teleoperation system based on work is designed in this
article to meet the needs of munication and to make teleoperation system
more vivid and convenient adopting vision feedback pattern at the same