時間：2023-01-04 01:52:22
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論文摘要:通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。
2藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:
(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
參考文獻:
2常用的無線通訊技術
目前在油田現場廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。
其中GPRS和CDMA技術中國移動和中國聯通公司的主營數據傳輸業務，在數據傳輸方面有著很強的優勢，即信號覆蓋范圍廣。對于陸上油田生產區域基本完全覆蓋。但由于海上油田地理位置特殊，遠離陸地的基站，因此很多海上生產平臺還無法為GPRS/CDMA信號完全覆蓋。此外經過測試，GPRS的平均速率為20kbit/s～40kbit/s，CDMA的平均速率為80kbit/s～100kbit/s，可以滿足傳輸小數據量的生產數據要求，但無法滿足大數據量的信號（例如視頻信號）遠程無線傳輸。雖然有利用CDMA技術進行視頻信號傳輸的案例，但效果并不理想。
數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接，實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟，標準統一，一直以來廣泛用于油田的數據遙測/數據采集與監控(SCADA)項目中。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟，相應的設備價格的降低，使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時，數傳電臺的相關技術也在不斷發展，智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。結合數傳電臺誤碼率低、信道可靠的特點，數傳電臺必將成為海上油田通信技術應用的可靠選擇。
擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網、抗多徑等，同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點，特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備，可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。
例如，對于遠離陸地且無法進行中繼的海上平臺，通訊鏈路只能通過衛星通信和短波通訊。其中衛星通信范圍大，只要衛星發射的波束覆蓋進行的范圍均可進行通信。不易受陸地災害影響，建設速度快，易于實現廣播和多址通信等等優點。但其運行費用相對昂貴，且系統維護要求高。短波通訊以往只在軍事通信、專業通信、業余通信中發揮著極為重要的作用，因其傳輸速率低、噪聲大，電離層反射天波為主，通常不能穩定的使用固定頻率工作等缺點，因此在其他領域已慢慢淡出人們的視線。盡管短波通信存在一些缺陷，但對于海上油田而言，短波通訊作為可靠性高、覆蓋區域廣的通信方式，用于海上平臺的緊急通信及小數據量傳輸應該是一個比較好的選擇。
3環境因素對技術應用的影響
偏遠油區的環境因素以以海上油田最為特殊。海上油田除了考慮信道帶寬，傳輸數率，傳輸距離，發射功率，天線要求等通信設備本身的技術參數外，在應用無線通訊技術的過程中，還必須全面地考慮海上平特的地理環境與地理條件對無線通信技術應用的影響。
3.1對信號傳輸的影響
可以通過選取性能好的設備或應用抗干擾措施以減少甚至避免干擾。但無線通信過程中的信號衰落問題則是普遍存在的，而且是不可避免的。由于海上油田遠離陸地，與陸地之間的廣闊的海域、多變的氣候使得在陸上應用效果很好的技術在海上應用時沒有了用武之地。
微波在空間傳播中將受到大氣效應和地面效應的影響，導致接受機接受的電平隨著時間的變化而不斷起伏變化，我們把這種現象稱為衰落。從衰落的物理因素來看，可以分成以下幾類：吸收衰落、雨霧衰落、K型衰落、波導型衰落、閃爍衰落等等。在各種衰落因素中，吸收衰落、雨霧衰落及K型衰落對海上油田的無線通信應用影響較大。
3.2對技術應用的影響
各項通信技術在海上油田應用中還存在的另外一個問題就是其獨特的現場環境。海上平臺一般空間狹小，還要考慮海上多風，平臺最高點一般較低的特點。
首先是對天線安裝的限制。海上微波通信受地形地貌影響，相同的通信距離要求兩端天線的高度更高。對于衛星通信、擴頻微波、短波通信等天線體積較大的應用，由于海上風力較大，抗風性的要求也使得設備在小平臺的安裝變得十分困難。
此外，對于無人值守的平臺，設備必須具有高可靠性、可自動維護、參數遠程設置等功能。而對于衛星通信、短波通信等要求平臺上配備專業管理操作人員進行設備的管理維護，這一特點也為技術的應用帶來一定的限制。
4無線網橋技術在海上平臺視頻監控中的應用
在實際的現場應用中，我們選取了基于5.8G無線網橋設備進行了現場應用測試。測試地點為淺海油井，測試內容為4路視頻監控圖像的傳輸。該系統具體解決方案是利用摩托羅拉Canopy5.8G無線網橋建立通信鏈路。在平臺一側首先通過視頻服務器將模擬視頻信號轉化為可在網絡傳輸的IP數據流，之后由無線網橋將信號傳輸到陸地端。陸地端一側通過無線網橋進行接收后由視頻監控服務器處理后，對視頻信號進行錄像存儲及Web。相關用戶可依據相應權限在局域網內進行視頻圖像的瀏覽、錄像等操作。
系統通訊鏈路建立后，可遠端對設備參數進行設置，設備維護方便。監控視頻圖像清晰、連貫，滿足監控要求。從系統的鏈路冗余可以看出本次測試的應用距離已接近5.8G無線網橋技術在海上應用的最遠距離。從系統的穩定性出發，在更遠一些的類似應用中應謹慎選擇這項技術。
結論
無線通信技術在偏遠油區的應用已逐漸成為各種監控系統的主要鏈路方式。在選取相關技術時除了要考慮包括傳輸距離、信號帶寬、天線安裝條件、發射功率、設備功耗、系統成本等各方面因素外，同時還要充分考慮環境對通信的影響。信號的衰弱會使很多通信技術達不到理論標定的距離，因此無法適應現場需要。面對大量的數據傳輸管理的需求，在選擇無線通信技術手段方面還應統籌計劃。特別是要對采用技術的先進性、可靠性及系統的可擴展性等多方面進行綜合考慮。
參考文獻
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關鍵詞：鐵水運輸擴頻通信CSMADGPS
寶山鋼鐵集團公司是我國特大型鋼鐵企業，隨著寶鋼三期工程的建設實施，傳統的鐵水運輸調度系統已不能適應生產規模擴大的需要。建立新的鐵水運輸動態監測系統，以提高生產調度的安全性、生產效率、自動化程度和經濟效益具有十分重要的意義。
鐵水運輸動態監測系統采用了當今先進的DGPS定位技術、組合定位技術、地圖匹配技術、擴頻通信技術、計算機及網絡技術，以及地理信息系統技術、電子大屏技術等，解決了在鋼鐵廠內惡劣工業環境下，鐵路線上鐵水運輸車輛的定位跟蹤問題，使調度管理人員在中心站的電子大屏上能實時觀測到鐵水運輸車輛動態位置和狀態以及其他有關信息，便于及時、合理地進行生產運輸調度。
作為鐵水運輸動態監測系統的重要組成部分——無線通信網，主要完成中心站與車輛之間的信息傳輸，其性能的好壞直接影響到整個系統的正常工作。本文介紹的無線通信網已在寶鋼鐵水運輸動態監測系統中應用，通信系統工作正常，穩定可靠，效果良好。
1無線通信網設計
1.1系統要求
（1）在1.8km×2.3km的區域內，保證廠房內外的車輛與中心站之間實時通信；
（2）監測車輛85輛；
（3）每個車輛信息更新率最高可達到每秒更新一次；
（4）車輛設備采用蓄電池供電，為延長電池更換周期，需采用低功耗設備；
（5）具有良好的電磁兼容性，不能對現在正在使用的其他通信設備產生干擾；
（6）抗干擾能力強，能夠保證在鋼鐵廠惡劣工業環境下的可靠通信，誤碼率小于10-6。
（7）中心站與車輛之間為雙向通信方式。
1.2方案選擇
在目前的GPS車輛定位跟蹤系統中，無線數據的傳輸通常采用模擬電臺加調制解調器自行組網或通過公用移動電話來完成數據交換。在模擬電臺自行組網的數據傳輸系統中，由于模擬電臺的收發切換時間長（約200ms）、數據傳輸率低（通常為1200bps）、單位時間內傳輸的車輛位置數據較少，因此，當車輛增多時，車輛位置更新的實時性將大大降低。采用GSM公共移動電話網傳送數據，雖然系統容量可以擴大，數據傳輸率增快，但運行成本較高，而且受公共移動電話網工作狀態影向較大，難以滿足安全性、可靠性、連續性、經濟性的要求。若采用GSM短消息的方式發送位置數據，其數據傳送的實時性將無法保證。
根據現場實際情況和系統要求，擴頻通信技術是一種理想的解決方案。擴頻通信的主要特點有：（1）抗干擾性強，對單頻及多頻載波信號的干擾、其它偽隨機調制信號的干擾及脈沖正弦信號的干擾等都有抑制作用，能提高輸出信號的信噪比。（2）發射功率小，一般小于1W，設備功耗較低，因此不會對其他通信系統產生干擾。（3）可以實現碼分多址，頻帶利用率很高。（4）抗多徑干擾，可以克服鋼鐵廠環境下嚴重的多徑干擾對無線數據通信可能造成的影響。（5）無線數據傳輸速率高，可高達19200bps以上，而誤碼率小于10-6，具有信息傳輸快且可靠的優點。
1.3無線通信網組成
鐵水運輸動態監測系統覆蓋范圍約1.8km×2.3km，區域內分布有高大鋼鐵建筑物，難以保證視距通信。車輛工作區域有相當一部分在廠房內，受通信屏蔽的影響較大，有些廠房內甚至無法直接與外界通信。另外，為了保證車載設備功耗較低，延長車載設備蓄電池供電時間，車載設備通信采用較小的發射功率。為了保證系統中心站與車輛間無線數據通信可靠，在工作區內設有5個中斷站，負責車輛與中心站間的信息轉發。在3個通信屏蔽的廠房內高有3個中轉臺，負責廠房內的車輛與中斷站間的信息轉發。
中心站位于生產管制中心，通信天線高度約45m，采用全向高增益天線。5個中斷站與中心站間的通信采用高增益定向天線，其天線方向指向中心站。中繼站與車輛間的通信采用高增益全向天線。車載設備和轉臺采用3dB全向天線。
系統無線通信網由中心站、中繼站、中轉臺和車載設備構成，如圖1所示。
2設備選型和設計
2.1擴頻通信機選擇
在鐵水運輸動態監測系統中根據使用方式的不同，使用了AirLink和WIT915兩種型號的擴頻通信機來組成無線通信網。AirLink通信機用于中心站與中繼站通信，WIT915通信機用來完成中繼站和移動車輛間的通信。
AIRLINK19MP是美國CYLINK公司的L波段無線擴頻MODEM數傳通信機，可工作于點對點和點對多點工作方式，也可作為轉發器或hub來應用。其主要技術指標如下：
（1）工作頻段：902～928MHz，16個信道可選；
（2）采用直序擴展工作方式，PN序列長度32bit；
（3）調制方式為BPSK（Bi-PhaseShiftKeying），數據速率可達38400bps，信道帶寬為1.5MHz；
（4）系統增益（不包括天線增益）為130dB。其中，擴頻增益為12dB；
（5）發射功率最大為800mW（29dBm），并且可通過撥碼開關選擇不同的發射功率；
（6）采用時分雙工技術（TDD），可以實現全雙工通信，視距傳輸可達50km。
WIT915是美國DIGTALWIRELESS公司的擴頻通信收發機。WIT915采用組合擴頻技術，能夠抗噪聲和多徑衰落，并且同時支持CSMA通信協議和點對點的通信。WIT915擴頻通信機的低功耗和小體積很適用于車載臺使用。其技術指標如下：
（1）工作頻段：903～907MHz，21個信道，具有自動尋找干凈信道的能力；
（2）4級可調發射功率，從1mW～1W，最大功率要求符合美國FCC標準，并且功率可自適應調整；
（3）全雙工數據速率可達19200bps，半雙工數據速率可達51200bps；
（4）射頻帶寬：700kHz，信道間隔1.2MHz；
（5）采用0dB天線，在視距情況下，傳數距離可達1.8km；
（6）在半雙工情況下，數據收發轉換時間小于0.5ms。
2.2通信控制器設計
在無線通信數傳網設計中，通信控制器的設計十分重要。因為對擴頻通信機的控制以及無線通信網通信協議的執行都要通過通信控制器來實現。在鐵水運輸動態監測系統中，采用PC/104作為通信控制器，相對于采用單片機作為內核的通信控制器來說，能夠減少產品的開發費用，降低開發風險，縮短開發周期，提高產品的性能。PC/104具有超小尺寸（90mm×96mm），較低的功耗（典型為1～2W/模塊），獨有的棧接總線消除了底板與插座的成本和空間。PC/104的CPU系列產品為嵌入應用提供了高集成化的模塊，并且與IBMPC/AT休系兼容，在PC上調試好的程序可以直接移植到PC/104使用。
選用的PC/104CPU模塊為CoreModuleCM/486-2。CM/486模塊提供了PC/AT母板的全部功能和一線附加卡的功能，該模塊具有CP/AT和MS-DOS全兼容的標準硬件和軟件資源。其主要指標如下：
（1）CPU為CX486SLC-2，50MHz內部時鐘頻率；
（2）在板內存可選為2M、4M或16M字節；
（3）7個DMA通道（相當于8237）；
（4）15個中斷通道（相當于8259）；
（5）三個可編程計數/定時器；
（6）16位擴展總線；
（7）和PC完全兼容的兩個串行口和一個并行口；
（8）帶有可啟動系統的固態盤；
（9）帶有PC所不具有的看門狗定時器。
2.3通信控制器和擴頻通信機的連接關系
擴頻通信機AirLink和WIT915的外部數據控制接口是與PC兼容的異步串行RS-232接口。因此，由PC/104構成的通信控制器與擴頻通信機AirLink和WIT915的硬件連接非常簡單和方便，只需將擴頻通信機的外部數據控制接口直接連到PC/104的串行口即可，由在PC/104中運行的軟件控制擴頻通信機的數據收發即可。
圖2、3所示為通信控制器和擴頻通信機的兩種連接方式。其中圖2為中繼站的連接方式，圖2為移動車輛的連接方式。
3無線通信方式的設計與實現
3.1中繼站與中心站
中心站的AirLink擴頻通信機與各個中繼站的AirLink擴頻通信機間構成一種星型網絡通信模式。中心站的AirLink擴頻通信機設置為主模式。中繼站的AirLink擴頻通信機設置為從模式，采用半雙工的通信模式，由中心站的通信控制器采用輪詢的方式控制AirLink擴頻通信機和各個繼站進行數據傳輸交換。中心站分別從各個中斷站采集各中繼站收到的車輛信息，然后按一定間隔向所有中繼站廣播車輛DGPS定位所需要的差分數據。各個中斷站設置有不同代號。各中繼站通信控制器收到中心站發出的信息后，首先判斷是否是中心站取車輛信息。若是，再判斷中心站所發出的站代號是否與事先設定的本站代號一致；若一致，則將中斷站收到的車輛位置數據發送到中心站；若不一致則不進行處理。若中斷站通信控制器判斷中心站發出的是廣播差分數據，則將此數據通過WIT915擴頻通信機轉發到車載設備。因為各中繼站和中心站的AirLink擴頻通信機接收電平已調到AirLink擴頻通信機手冊所需求的能夠以10-8誤碼率傳輸數據的電平，因此，中心站和中繼站采用簡單的ARQ方式和CRC校驗就可保證數據的可靠傳輸和交換。
中心站通信控制器通過AirLink擴頻通信機發到中繼站的數據格式如下：
查詢信息格式：
同步頭起始標志站代號碼結束標志CRC校驗碼
廣播DGPS差分信息格式：
同步頭起始標志廣播代碼DGPS差分數據CRC校驗碼結束標志
中繼站應答信息格式：
同步頭起始標志站代號碼車輛信息CRC校驗碼結束標志
中心站和中繼站的數據傳輸率為19200bps。
3.2中繼站與移動車輛
中繼站的通信控制器通過中繼站的WIT915擴頻通信機和車載設備WINT915擴頻通信機進行數據交換。若中繼站通信控制器和移動車載設備通信控制器之間采用查詢的方式進行車輛位置數據的交換，由于鐵水運輸動態監測系統監控車輛較多（約85輛），查詢一遍所有車輛位置數據耗時較長。其次，在鐵水運輸過程中，同一時刻移動的車輛較少，停止的車輛較多，而停止車輛的位置沒有變化，控制中心只需保留上次傳過來的車輛位置數據即可，無需進行車輛位置更新。為了在有限的信道內傳送有效的位置數據，采用了根據車輛運行速度動態控制車輛信息報告時間間隔的通信方式，即根據車輛的動動狀態來調整車輛信息的發送頻度。當車輛在停止狀態時，車輛的信息每隔一分鐘發送一次，以保持和控制中心的數據聯系。當車輛在移動狀態時，車輛信息報告頻度隨著速度的增加而提高，及時向中繼站發送最新的車輛信息。車輛信息的傳送時刻完全由車載通信控制器根據車輛的運行情況來確定，省去了查詢方式下的下行數據鏈路占用的傳送時間，可以提高車輛有效信息的傳送效率和信息的實時性。
為了保證在車輛信息自主發送時，不生數據傳輸的碰撞，利用WIT915擴頻通信機在半雙工模式下的CSMA通信協議來傳送數據。CSMA通信協議是IEEE802.3協議中的一種數據傳送方式，廣泛應用于計算機局域網中，在數據傳輸中進行載波偵聽和多重訪問。當需要發送車輛的位置數據時，車載通信控制器首先讀取WIT915擴頻通信機送出的載波檢測DCD電平指示。當載波檢測DCD電平為高時，表示目前信道中有別的通信機正發送數據。此時車載通信控制器隨機延時等待數毫秒，再次讀取通信機的載波檢測DCD電平。若此時載波檢測DCD電平為低，表示此時信道中沒有WIT915擴頻通信機發送數據，信道空閑，可以發送數據，則車載通信控制器將WIT915擴頻通信機的RTS電平抬高。此時，WIT915擴頻通信機切換到發送狀態，同時發出載波信息占據信道，車載通信控制器隨后將數據通過WIT915擴頻通信機發出。當車輛的位置數據發送完畢后，車載通信控制器將WIT915擴頻通信機的RTS電平置低，使通信機停止發送載波和數據，讓出信道，供其它WIT915擴頻通信機發送數據。
采用CSMA通信協議發送車輛位置數據，可以使每一時刻只有一臺WIT915擴頻通信機處于發射狀態，從而可以盡量避免碰撞干擾，使車輛的信息傳送可靠。WIT915擴頻通信機的收發切換時間很短，最大不超過400μs,且WIT915擴頻通信機的數據傳輸率可高達38400bps，經過壓縮后的車輛信息又很短（約40bit），因而每個車載通過控制器發送車輛位置數據時占用信道的時間很短，可以保證數據傳輸的實時性。當然，在極端情況下，有可能兩臺WIT915擴頻通信機同時檢測信道空、同時發送數據，發生碰撞。但因所發送的車輛信息量較小，數據傳輸率很高，發生碰撞的概率很低。即使發生碰撞，在擴頻通信中，通信機仍有可能解調出正確的數據。若擴頻通信機解調出錯，通過CRC校驗進行剔除，通過下一次車輛信息發送對車輛信息進行更新。
中繼站轉發的中心站DGPS差分數據，也由中繼站的通信控制器通過中繼站的WIT915擴頻通信機以CSMA的通信方式向各個車載設備廣播發送。CSMA通信協議中采用CRC校驗，以保證數據的可靠性。
通信控制器以CSMA方式發送數據的程序框圖如圖4所示。
在有數據發送時，檢測信道。若信道忙，則隨機延時一段時間，并將計數器加1，再檢測信道。如此循環，當計數器累加到M次后，則退出信道檢測循環。此時，認為信道忙，并置信道忙標志，此次數據發送放棄。在信道忙標志置位后，將車輛在停止時發送數據的間隔由1分鐘提高到10秒鐘。這樣做是為了保證在信道阻塞干擾消失后，使所有車輛位置的更新時間最長不超過10秒鐘。
3.3中轉臺數據傳輸
在鐵水運輸過程中，車輛有時會進入鋼結構的廠房內。為了使車輛在進入廠房內也能夠將車輛的信息發送到中繼站，因此，在廠房內設置了中轉臺。通信轉發如圖5所示。
中轉臺設有兩臺WIT915擴頻通信機，一臺通信機置于廠房內，另一臺通信機置于廠房外。轉發通信控制器通過廠房內的WIT915擴頻通信機，接收廠房內的車輛發送的信息，然后通過廠房外的WIT915擴頻通信機以CSMA的方式轉發出去。通信控制器在轉發數據時，要使廠房內的WIT915擴頻通信機處于禁止接收數據狀態，以防止廠房外WIT915擴頻通信機轉發的數據被廠房內WIT915擴頻通信機收到，形成循環轉發狀態。
4性能分析
論文關鍵詞 訊問 職務犯罪嫌疑人 全程同步錄音錄像 積極意義
2006年，最高人民檢察院做出了檢察機關辦理職務犯罪案件訊問犯罪嫌疑人實行全程同步錄音錄像工作的部署。這是高檢院適應新的形勢，為規范執法行為、提高職務犯罪偵查工作水平而作出的一項重大決策。我院積極行動，結合實際認真貫徹落實高檢及市院部署，引進最先進技術設備、進行技術培訓、并結合實際制定了《密云縣人民檢察院訊問職務犯罪嫌疑人全程同步錄音錄像技術工作規則》，同時積極與業務處室進行溝通協調，積極推動全程同步錄音錄像工作順利開展。
自開展同步錄音錄像工作以來，四年間，我院技術部門累計完成了同步錄音錄像案件90件，180余次上萬分鐘。保證了案件質量，有效的防止了犯罪嫌疑人在法庭之上翻供的情況發生。
一、實行全程同步錄音錄像工作的積極意義
1．有利于提高犯罪嫌疑人口供的真實性。實行同步錄音錄像可以如實反映訊問犯罪嫌疑人時的真實場景，犯罪嫌疑人當時的神情、語態。可以從另一個側面驗證筆錄的真實性，使證據更加直接可靠。同時實行同步錄音錄像也可防止偵查人員為盡快破案而采取逼供誘供，即采取刑訊逼供等手段去的口供的行為，實現對對訊問活動的監督和犯罪嫌疑人的人權保障。
2．有利于固定證據，使犯罪嫌疑人翻供的可能性大大減小。在實際案件中，犯罪嫌疑人翻供時有發生。往往造成公訴人出庭難度，影響法官對案件事實的判斷，甚至可能放縱犯罪，而對犯罪嫌疑人實行同步錄音錄像卻可還原整個訊問過程，為法庭對證據的質證和采信提供了依據，使犯罪嫌疑人翻供的概率大大減少，縮短了法庭質證的時間，也為法官判決提供了更好的依據。
3．有利于執法觀念、辦案方式的轉變和偵查水平的提高。在當今科技文化不斷發展的今天，犯罪案件嫌疑人的文化程度較高，尤其是貪污賄賂犯罪，犯罪嫌疑人的文化程度、智商和情商更高，犯罪的手段更加高超，使得案件的查處難度更大。要想更好的查處職務犯罪，就要求執法人員改變執法觀念、執法方式，不斷學習新的知識和偵查技能，同時充分利用科技手段與犯罪分子斗智斗勇。在審訊犯罪嫌疑人過程中進行同步錄音錄像，就可以抓住嫌疑人心理、表情的細微變化，有效切入和突破案件，同時給予犯罪分子以威懾，主動交代犯罪。
二、實行全程同步錄音錄像工作存在的問題
1．偵查人員思想認識尚不適應同步錄音錄像規范化要求。由于受傳統訊問觀念的影響，加之同步錄音錄像工作全新復雜，一些辦案人員認為同步錄音錄像對固定證據起不到切實的作用，而且涉及到資金的投入，技術人員的增加。需要耗費大量人力、物力，因此在同步錄音錄像的推動上不積極，不規范。
2．偵查人員的訊問水平有待于規范和提高。由于全程錄音錄像的推行，要求訊問語言必須文明、規范，掌握犯罪嫌疑人心理，如果偵查人員在訊問中逼供、誘供或使用粗言猥語、情緒失控等情況，必然對審訊的效力產生影響，甚至會檢察干警的紀律形象大打折扣。所以偵查人員應從語言、心理、儀表上加強訓練，符合訊問規定。
3．是犯罪嫌疑人的防備心理增強。全程同步錄音錄像有利的方面是可以起到固定證據的作用，不利的方面是自己的口供起到穩定口供的作用，另一方面也加深了犯罪嫌疑人的防備心理。在我院實施同步錄音錄像過程中，多起案件的犯罪嫌疑人都在訊問中不同程度增加了辯解成份，極力為犯罪行為制造籍口，試圖為自己開脫。如何應對同步錄音錄像給犯罪嫌疑人心理帶來的這種“雙刃劍”效應，給反貪工作提出了新的課題。
4．偵查人員與技術人員的配合需增強。實行全程同步錄音錄像后，訊問就不僅僅是偵查人員單方面所能完成的，必須依賴技術人員的配合才能完成。因此需要雙方的協同配合，互相理解和支持，才能出色完成訊問工作。
三、實行全程同步錄音錄像工作的對策建議
1．加強領導，提高認識。只有辦案人員從思想上提高全程同步錄音錄像工作的認識，消除對同步錄音錄像束縛辦案、畏懼訊問的思想根源，真正理解全程同步錄音錄像工作的意義和目的，同步錄音錄像才能更好地被貫徹執行，發揮其應有的功效。如果只有領導重視，辦案人員不提高認識，執法規范將難以得到正確執行；如果只有辦案人員提高認識，而領導不重視，那仍然不能達到執法規范的正確執行。所以領導的重視和辦案人員從思想上提高認識是相輔相成的。
2．要切實提高辦案人員的訊問水平和技能。要加強辦案人員多方面知識的學習，尤其是信息和科技的不斷更新，了解和掌握犯罪嫌疑人心心理，提高訊問的技巧和水平，減少逼供誘供等情況發生，使干警依法辦案，文明辦案蔚然成風。
3．辦案人員與技術人員要密切配合。要在進行全程同步錄音錄像之前，辦案人員應當向技術人員介紹簡要案情、告知訊問中的關鍵點以及對全程同步錄音錄像的大體要求和欲達到的目的；以求獲得最佳的效果。
4．提高審訊人員的綜合素質。由于錄像記錄不同于筆錄，沒有歸納總結和語言書面化的筆錄過程，所以辦案人員在訊問前一定要擬定詳細的訊問提綱。通過提綱可以使語言書面化，另外在訊問中避免出現方言、俗語和不文明語言，同時要注意衣著得體，盡量穿著檢察制服，用語文明、嚴謹，注意坐、立、行、走姿勢等細節問題。影響檢察官形象。
5．引進法律和偵查方面的專業人才。只有多引進法律、偵查方面的專業人才，才能讓大家盡快適應全程同步錄音錄像規定。比如：在偵查方面，對年輕的辦案人員實行“傳幫帶”的同時，還應該讓他們去相關的學校相關的專業進修，讓他們從理論和實際上都得到提升，盡快成為辦案骨干。同時也要讓老辦案人員去進修，提高他們的理論水平和思想認識。
6．加強技術處內部的管理和技術人員的培訓。首先，技術部門要做好與辦案部門之間的溝通，安排計劃好同步錄音錄像工作。大部分檢察院的技術人員都很限，技術人員往往都是身兼數職，故必須做好與辦案部門的溝通工作，以免出現錄像當天人員不夠的情況。其次，加強技術人員的專業技能培訓，要求技術人員能夠獨立熟練使用各種同步錄音錄像設備，并掌握簡單的維修辦法。其中包括便攜式同步錄音錄像設備、大案要案指揮中心的柜式同步錄音錄像設備。同時保證良好的心態。同步錄音錄像由于案件的特殊性，往往需要技術人員隨同辦案人員一起加班加點，甚至連夜工作，為此，我們應積極響應“快樂工作，幸福生活”的口號，遇到加班，要積極與辦案部門配合，以飽滿的精神完成應該完成的工作。
Wireless Communication Systems
From RF Subsystems to 4G
Enabling Technologies
2010，1024pp
Hardback
ISBN9780521114035
杜克林等著
無線通信系統(Wireless Communication System)也稱為無線電通信系統，是由發送設備、接收設備、無線信道三大部分組成的，利用無線電磁波，以實現信息和數據傳輸的系統。4G移動通信系統即下一代移動通訊，是移動通信系統演進過程中的一個階段和目標，它不僅采用新的無線傳輸技術提高通信系統的性能，而且與現有的各種有線與無線網絡相融合；它不僅包含現有的移動蜂窩網絡結構，而且在某些環境下也可以采用Ad hoc方式進行組網，或者采用兩種結構的組合形式，形成蜂窩網絡下的兩跳或多跳網絡結構方式。
本書涵蓋了目前以及下一代移動通訊與無線網絡系統的所有關鍵技術，涉及CDMA技術、OFDM技術、超寬帶、turbo和LDPC編碼、智能天線、無線Ad Hoc和傳感器網絡、MIMO和認知無線電，為讀者提供了掌握無線系統設計所需要的一切知識。本書共22章，1.無線網絡發展史、無線系統各部分基礎知識，以及本書結構等內容；2.各種無線通訊發展概況；3.無線通訊系統中影響頻道和傳播的各種因素；4.蜂窩和多用戶系統的概念與相關技術；5.無線通訊系統分集技術；6.信道估計、信道均衡、脈沖整形等內容；7.各種調制與解調技術；8.擴頻通訊原理及具體應用；9.正交頻分復用的相關知識，以及正交頻分復用的具體應用；10.天線設計原理及基礎；11.射頻與微波子系統的各部分原理分析與電路等內容；12.A/D和D/A轉換相關知識；13.信號處理的相關技術；14.無線通訊系統信息理論相關基礎；15.信道編碼的基本技術；16－17.信源編碼中的語音和音頻編碼、圖像和視頻編碼；18－19.兩種多天線系統：智能天線系統和MIMO系統；20.超寬帶通信的相關知識；21.認知無線電相關知識；22.無線自組織傳感器網絡相關知識。
本書詳細介紹了射頻子系統及天線的性能、設計和選擇方法，使讀者對于無線系統有一個清晰概覽，也是第一次完整的介紹無線系統中語音編碼器和視頻編碼器的教科書。本書有400副插圖，側重于實際和藝術的系統設計技術，而不是系統設計的數學基礎，適合于無線通信領域的研究生和研究人員，以及無線和電信工程師。
杜克林，IEEE高級會員，1998年在華中科技大學獲得博士學位，1998－1999年在中國華為公司從事軟件開發；1999－2000年在中國電信技術研究院TDD研發部移動通訊中心從事射頻系統設計。2000到2001年在香港中文大學微波與通訊實驗室從事項目管理；2001年加盟加拿大Concordia大學信號處理與通訊中心，并于2008訪問了香港科技大學。他的主要研究領域包括信號處理、無線通信、射頻系統、神經網絡。
M. N. S. Swamy是IEEE會員、英國工程技術學會和加拿大工程信息中心會員，并獲得許多IEEECAS獎勵，包括在1986年GuilleminCauer獎、2000年教育獎和50年金質獎章。是加拿大Concordia大學電氣與計算機工程學院信號處理與通訊中心主任；他還是Concordia大學1977到1993年期間工程與計算機科學學院院長。他發表了大量關于電路、系統和信號處理的論文，合作四本書。
杜利東，助理研究員
（中國科學院電子學研究所）
關鍵詞：3G手機； 遠程答辯； 研究生教育
中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）11-180-001
研究生教育堅持”加強建設，積極發展，深化改革，注重創新，規范管理，提高質量”的總體工作方針，積極探索新形勢下研究生教育規律，以提高研究生創新意識、創新能力為核心，深化研究生培養制度改革，培養出優秀創新拔尖人才。
隨著3G無線通訊技術的推廣運用，利用無線通訊技術高速傳輸圖形圖像、音頻、視頻等多媒體信息已變成現實。在進行移動學習平臺的建設時，應充分考慮手機性能、學習者時間分散等特點。本系統將WAP基于手機在線服務的思想與面向服務的思想貫穿系統開發始終，采用了多層次、分布式的J2EE架構技術、MVC設計模式與基于手機開發的J2ME架構。這是一個具有與平臺無關的、可移植的、支持并發式訪問且安全的應用系統的架構。系統所采用的整合框架結合各自特點及Web應用分層思想，為Web應用各層都提供了相應的整合策略。
一、手機3G技術
3G無線通訊技術的推廣運用，將會極大地推動移動學習的運用與研究。對于筆記本類型的移動設備而言，利用3G無線上網卡，可以為用戶提供隨時隨地的上網條件，無需改變現有的網絡教學環境即能滿足移動學習的需要，因此基于3G無線通訊技術的移動學習研究將主要集中在手機、PDA等這些性能相對較弱、顯示屏幕較小、輸入不便的設備上。基于手機、PDA的特點，移動學習只能作為別的教學形式的有益補充，以滿足學習者隨時隨地學習的需要。本文就是基于這個原則，提出了基于3G手機平臺遠程答辯系統的建設原則及實現的主要功能，作為同等學力教育的補充，相信此移動學習平臺的運用，將會對學生的學習起到促進作用，同時也將為學習型社會創建提供一個可借鑒的方法。
二、手機平臺在研究生教育中解決的問題
移動學習適應范圍廣泛，其既適于學歷教育，也適于非學歷教育，針對不同類型的教育，移動學習平臺的功能將有所不同，本平臺將針對某高校同等學力人員教育進行設計。同時由于受到3G手機性能、顯示屏幕及輸入不便等限制，移動學習平臺的功能不可能與傳統的教育教學模式相比較，因此移動學習只能作為基于互聯網技術或其他教育方式的有益補充，而不能取代其他任何類型的學習方式。
推廣這個平臺的作用在于，同等學力學生為在職工作人員，從論文開題到中期以及最后的答辯，時間相對不容易集中，獲取信息渠道也很有限，撰寫論文遇到困境時，與導師面對面交流的機會和時間都很少。這個平臺針對同等學力學生的這些特點，只需簡單注冊，即可登錄系統，可以進行選題，查看下載相關通知及模版，提交開題報告，進行中期檢查，以及與導師及時溝通，修改完善論文內容。上報答辯論文，以及答辯當天，時間安排均可在手機上清晰顯示出來。
三、平臺的主要功能
本論文重點論述了學生遠程答辯系統，包括：選題管理，論文管理，答辯管理，教師管理，學生管理，評語管理，查詢統計。
選題管理包括：課題維護，參考課題，選題維護。
論文管理包括：論文過程維護，論文監督，論文指導資料。
答辯管理包括：答辯組維護，查看答辯組。
教師管理包括：教師維護，教師角色查看，綜合評價更新。
學生管理包括：添加畢業生，畢業生信息維護，導出答辯成績。
評語管理包括：論文評語管理，評閱項目管理，答辯評語管理，評語模板管理。
查詢統計包括：課題統計，學生狀態，老師答疑統計。
四、系統具體實現
本系統的目的是基于教育技術學的相關理論，采用計算機、網絡、多媒體、數據庫等技術手段，把遠程教育的思想融入到系統中，為學生、研究生管理人員提供一個網上虛擬集成的答辯管理環境，有效提高學、教、管三方的積極性和協調性，高質量完成論文輔導與論文答辯，推動遠程教育的發展。
整個系統的功能模塊是根據高等教育論文和答辯的過程設計開發的，分為：論文選題、論文輔導、論文答辯三大主要模塊。系統的用戶分為：研究生管理員、同等學力學生、導師。以研究生管理員身份為例，詳細描述平臺的具體功能。
1.論文管理
1.1論文過程維護。操作步驟：點擊“答辯管理”――>“論文過程維護”，該頁面列出了當前已有的答辯組及其一些基本信息，可對開題報告，開題狀態，中期報告，中期狀態進行維護。
1.2論文監督。操作步驟：點擊“論文管理”――>“論文監督”，在此頁面中可以查看論文的詳細以及論文是否通過評審。
1.3論文指導資料。操作步驟：點擊“論文管理”――>“論文指導資料”，在此頁面中可以查看論文詳細的指導以及論文目前的狀態。
2.答辯管理
2.1答辯組維護。操作步驟：點擊“答辯管理”――>“答辯組維護”，在此頁面中可以查看開題狀態，配置答辯老師與答辯學生的具體情況。
2.2查看答辯組。操作步驟：點擊“答辯管理”――>“查看答辯組”，在此頁面中可以查看論文指導的詳細意見以及論文目前的狀態。
關鍵詞：NFC技術；U盤；無線通訊
1 NFC技術的發展現狀
自上世紀末以來，無線通信被廣泛應用到人們生活的方方面面，低功耗微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求，因而短距離無線通信引起了大家的重視，目前使用普遍的短距離無線通訊技術有藍牙（Bluetooth）、無線局域網802.11（WiFi）等。近場通訊技術（NFC）近些年發展比較迅速，且具有很大的發展潛力。
NFC是Near Field Communication縮寫，即近無線通訊技術。由飛利浦公司和索尼公司共同開發的NFC是一種接觸式識別和互聯技術，可以在移動設備、消費類電子產品、PC和智能控件工具間進行近距離無線通信。NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內容與服務。
目前NFC的應用范圍也不再局限于移動支付范疇，市場上支持NFC技術的設備也越來越多，包括OPPO、三星、谷歌、諾基亞和HTC等品牌手機，并且有很多其它電子設備也開始支持該技術。現在手機中NFC最常用的功能是將兩臺NFC手機靠近就可以輕松的實現數據傳輸。
2 NFC技術的原理及特點
NFC設備或NFC標簽中的信息是通過設備之間無線頻率產生的電磁感應來傳遞的，傳輸范圍僅有幾到十幾厘米。NFC設備或標簽在進行有效的數據通訊前要先通過協商來確定當前的模式及傳輸速率。NFC的工作模式可以分為三種：卡模式、讀寫器和點對點傳輸，點對點模式：支持兩個近場通信設備之間相互通訊，實現信息交換和文件共享。讀卡器模式：使近場能訊設備能從海報或者展覽信息電子標簽上讀取相關信息。卡模式：近場通信設備能像智能卡一樣，允許用戶支付零售購物和交通費用。
NFC技術有以下主要特點。第一，近距離感應。NFC設備之間的極短距離接觸，主動通信為20cm，被動通訊為10cm，讓信息能夠在NFC設備之間點對點傳輸。第二，通訊的安全性。除了極短距離的傳輸保證了信息的安全外，也可以通過加/解密系統來確保移動裝置間的安全通信。第三，處理信息的快速性。從NFC設備的檢測認證到數據的存取，所花費的時間短。
3 現有U盤存在的不足
有些人在辦公的時候急需把自己的手機里的文件打印出來，但自己又沒有帶兩用U盤，一些文印店的電腦都不聯網，所以只能用手機軟件或者藍牙把文件發送到電腦上，然后再傳到U盤里面，整過程耗費大量的時間還有流量，而且傳統的U盤長時間插拔USB接口，不僅麻煩而且長時間容易造成USB接口的損壞。因此，我們可以開發一個基于NFC近場傳輸技術的U盤，只要將兩個設備靠近而不需要線纜接插，就可以實現相互間通訊，為文件的存儲與傳遞提供了很大的方便。
4 新概念U盤介紹
為了解決傳統U盤存在的問題，我們設計出一種新型U盤，它由大內存容量的NFC卡片制作而成。可以實現新的非接觸式U盤數據傳輸方式，這種U盤可以實現將手機內的文檔，視頻，音頻等通過NFC技術傳輸到U盤內，同時我們可以將這種新型的U盤和傳統的U盤結合，使新概念U盤既可以通過NFC技術從手機向U盤傳遞數據，也可以通過USB接口將U盤中的數據傳送到電腦當中。讓我們做更大的設想，如果將來的設計一個NFC讀寫器能連接在電腦上或者電腦也具有NFC的讀寫功能，則可以將U盤中的內容直接送入電腦當中。
這款U盤的研發主要需要解決的問題有兩個：第一，增加NFC芯片的內存容量。因為目前用戶對U盤的使用來說對于存儲容量的要求還是比較高的。第二，將NFC芯片的內存與傳統的U盤的內存結合到一起。即實現既可以通過NFC方式進行數據讀寫，又可以通過USB口進行讀寫。另外，我們大膽設想如果在打印機中加入NFC讀取的功能，則可以將U盤放到打印機NFC感應區時，直接由打印機讀取U盤內文檔并打印出來。
4 新概念U盤的市場前景
若未來這兩個問題得到解決，這種新概念的U盤得到推廣并投入市場，一定會對傳統的U盤產業進行很大的革新。
5 結束語
綜上所述，利用近場傳輸技術的原理，對現有的U盤進行技術上的革新改造，是一種新的研究方向。由于NFC技術的迅速發展，U盤之間利用NFC技術進行信息的傳輸是可能實現的。若將NFC卡的存儲容量進行有效的擴展，使這種U盤的存儲容量符合廣大消費者的需求，這樣才能使這種U盤發揮出自身的價值，早日應用于市場。
參考文獻
[1]趙云雁 基于NFC技術的智能海報應用研究 鄭州大學2012年碩士論文
[2]趙飛云 楊慰民 基于NFC技術的移動應用 中國新通信2008年01期
作者簡介
關鍵詞：地下鏟運機；超視距遙控；數據通訊；軟硬件設計
中圖分類號：TD422.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1 引言
隨著地下采礦深度的增加，采礦的環境越來越惡劣，作業人員的安全問題越來越嚴峻，應對這一現象，超視距遙控采礦、智能采礦技術應運而生[1]。
超視距控制LHD作業時，車輛的運行狀態和周圍的景象等駕駛信息，通過車上傳感器和攝像頭獲取，經過無線網絡傳輸回基站，在地面基站控制臺的顯示器上顯示，駕駛員依據這些信息進行判斷，從而發出遠程駕駛指令，使LHD進行作業[2]。
CAT公司開發出了MineGEMTM系統；Sandvik公司推出了Automine系統；Atlas Copco公司研制出了Scooptram Automation 系統。國內在這方面的技術目前比較落后，還沒有成熟的技術產品問世，主要在高等院校和研究院進行技術上的研究[3]。
本文以ACY-2A型地下鏟運機為依據，設計加工出了電氣化的模型鏟運機，同時設計出了遠程控制臺，通過在實驗場所搭建無線網絡實現通訊，最終完成了超視距遙控的模擬實驗。
2 系統的組成及工作原理
2.1 系統的整體構造
通過設計，地下鏟運機超視距遙控系統需要完成以下功能[4]：
（1）柴油發動機的啟動、停止；（2）照明和喇叭控制；（3）鏟斗的舉升和翻轉；（4）車輛急停；（5）車輛的速度、制動以及轉向控制；（6）車輛工況信息的監控：主要有車速、發動機轉速、發動機水溫和水位、油位顯示、發動機油油溫、液壓系統報警等。
2.2 系統原理
其原理為：操控者在操控臺上操控踏板、按鈕、手柄等操控機構，向控制臺上的控制器發送操作信號，控制器采集到控制信號之后，按照協議通過RS232發送到上位機。上位機將接收到的信號通過以太網發送到模型車，模型車接收到信號之后轉換成CAN信號發送到執行控制器上，從而控制相應的執行機構，使車輛按要求的車速和路線行駛。模型鏟運機的狀態參數和周圍的場景由各種傳感器采集以及前后攝像頭拍攝獲取，模型車經過車上的車載電腦接入無線以太網，信號通過無線網絡傳回到操控臺的上位機上，從而在上位機上顯示，為操控者展現真實的車輛駕駛環境。
3 硬件的設計
3.1 系統組成
超視距遙控系統的硬件主要有遠程控制平臺（包括控制指令的生成傳輸以及人機交互界面顯示），模型車（包括車載電腦，鉸接角等各類傳感器，攝像頭），以及無線通訊系統。
3.2 遠程控制平臺
遠程控制臺應該能夠生成遙控控制指令并發送控制指令，設計合理的人機界面顯示狀態參數，從而完成遠程操控。遙控控制指令是由遠程控制臺上的模擬量和開關量兩種信號元器件形成。控制數據可變的用模擬量來表示，狀態明確、無參數變化的控制指令用開關量來表示。根據鏟運機的操控方式，可以將操作指令分為以下四類：
（1）狀態設定指令 這是控制車輛行動狀態的控制指令，通過按鈕和旋鈕來實現；（2）速度控制指令 用來控制車輛速度的指令，通過油門和制動踏板來實現車輛行駛速度的控制；（3）鏟斗作業指令 鏟運機作業需要操作鏟斗動作，鏟斗有翻轉和舉升兩類動作，這些指令都是模擬量信號，通過操作臺上的右手柄來實現；（4）轉向控制指令 該指令為模擬量信號，表達駕駛員轉向的意圖，通過左手柄X軸來實現功能。
3.3 模型車
模型車依據實際鏟運機設計成鉸接車模型，采用四輪獨立驅動。車載電腦采用的是聯合工控的PPC-3000 車載加固平板電腦，它帶有一路WIFI以太網接口和兩路USB接口。利用以太網接口來接受控制臺發送來的控制信號并傳輸回激光等傳感器采集到的信號；車上主控制器通過I/O口檢測到各傳感器信號并通過CAN總線發送給車載電腦，車載電腦通過主控制器下達控制信號，從而控制各執行部件的動作，這些執行部件有四個輪邊電機驅動系統，車載電氣系統（包括車燈、頂燈、喇叭等設備）以及液壓系統（鏟斗工作的驅動電機以及轉向推桿電機）。
3.4 無線通信
無線局域網的功能是實現車載電腦控制系統和遠程控制臺之間的無線通信，從而實現鏟運機超視距遙控。無線網絡由多個無線AP（ Access Point） 組成，這些AP的SSID名設置為一個，IP為同一個網段，信道間隔為5。模型車在樓道中行走時，車載電腦的無線網卡會掃描AP的信道并自動切換到信號最好的AP，通訊不會中斷，切換所需時間為幾毫秒。
4 軟件的設計
控制軟件是整個系統的核心部分，本系統的遠程遙控軟件可以分為兩部分，一部分是遠程控制臺基于單片機STM32控制器的程序，這部分是為了采集操作機構輸入信號，生成遙控指令，并通過RS232發送給上位機；另一部分是無線通訊程序，這是實現遠程控制端上位機和車載電腦之間數據的接受和發送。
4.1 單片機STM32程序
本系統中采用的單片機的編程語言是C語言，選擇的軟件開發平臺是IAR，在設計的遠程操控系統中，有六路模擬輸信號輸入，分別是：控制鏟斗姿態兩路、控制車輛行駛轉向兩路以及控制車速和制動兩路；四路開關量輸入，包括左右手柄兩個使能輸入信號、急停信號以及自動/手動信號。根據輸入的控制信號，單片機經過處理后將數據打包通過RS232發送出去，每幀共7個字節。上位機收到數據之后，如果校驗正確，則返回數據0x11以表示數據傳輸無誤，否則發送數據0x00以表示數據傳輸錯誤，要求重新發送。
4.2 無線通訊程序
通過網絡編程來實現控制端上位機和車載電腦之間的通訊，采用C#編程語言，具體實現是采用基于TCP/IP協議的Windows Socket。為了保證通訊信息的穩定和可靠性，超視距遙控系統采用的是TCP協議。由于在服務器端和客戶端兩端，利用Socket套接字傳輸的是連續的字節數據，通訊雙方并不知道傳輸而來的字節代表何種含義，因此必須在傳輸層定義自己的通訊協議，這樣才能使傳輸的數據轉換為有意義的信息。
5 實驗
為了檢驗超視距系統的控制效果，對模型車進行了多次的場地遙控實驗，實驗場所為“L”型樓道。通過控制成車輛的啟動、加速、恒速、制動、換擋和急停。實驗表明，車輛在樓道中能夠以超視距的方式實現駕駛，斷開重連程序保證了車輛遇到無線網絡信號不好的時候也能夠進行操控。
實驗結果說明，該超視距遙控操作系統具有良好的遙控駕駛功能，控制臺對模型車完全可控，操作簡便，能夠按照設計生成正確的遠程駕駛指令，能夠滿足安全性和可靠性的要求。
6 結束語
系統依據實際鏟運機設計出遠程操控系統和模型車，通過無線網絡系統實現了遠程控制。該模擬系統和實際系統的區別在于被控車輛工作環境不一樣，實際鏟運機工作于惡劣的井下，需要考慮通訊的穩定性和可靠性，這對于無線網絡硬件和軟件的搭建提出了更高的要求。本論文的研究對于實際超視距遙控技術具有良好的指導意義。
參考文獻
[1] 戰凱，顧洪樞，周俊武，等.地下遙控鏟運機遙控技術和精確定位技術研究[J].有色金屬，2009，61（1）：107-112.
[2] 李ノ，胡天友.地下鏟運機遙控控制系統的研究[J].金屬礦山，2008（10）：100-102.
論文摘要:分析了移動學習的對象、模式、特性、環境以及存在的不足,參考國內外移動學習的研究,對移動學習的發展前景進行了展望。
0前言
移動學習作為數字化學習(E-learning)中的一個分支,是又一個新的學習模式,是教育技術領域研究的又一個新熱點,對我國教育界已經不是一個陌生的概念。如今伴隨著無線通訊技術的迅猛發展,人們逐漸看到、感覺到移動學習存在的巨大潛力,因此如何將無線通訊技術應用于教育和培訓的話題又漸漸升溫。正如基更先生所指出的“,不是技術本身所固有的教育特性造就了遠程教育和開放大學的成功,而是公眾普遍擁有的技術造就了這種成功。”AlexzanderDye等人在它們的題為《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中對M-Learning(移動學習)給出了一個較具體的定義:移動學習是一種在移動計算設備幫助下的能夠在任何時間、任何地點發生的學習,移動學習所使用的移動計算設備必須能夠有效地呈現學習內容并且提供教師與學習者之間的雙向交流。
1移動學習的對象
移動學習的對象不僅僅局限于學生的學習,還推廣到公司員工、沒有受過良好教育又渴望學習的人等等,唯一的條件是他們必須擁有移動通訊設備。它的理念是讓學習“隨時、隨地、隨身”地發生。
(1)學生:在無線通訊發展迅速的今天,大部分的學生都擁有了電腦、手機等電子通訊工具。這就為移動學習提供了一個很好的條件,我們可以充分利用這個優勢來彌補課堂學習中的不足。
(2)公司員工:對于公司而言,移動設備的齊全及其高級功能,使“隨需應變”的“移動學習”變得可行。公司面臨的最大挑戰是如何將相關的信息和材料在最恰當的時間提供給員工,保持員工的工作投入和競爭力。而移動學習也可以方便地借助他們現有的設備來解決存在的問題。
(3)沒有受過良好教育又渴望學習的人:這些人要么工作環境差,甚至很無聊,又沒有機會參加任何社會組織的培訓。但是他們共有的是移動電話,用它來發短信、聊天、玩游戲。移動學習就要借助他們的移動電話來激發他們學習的熱情,給他們學習的機會,教給他們學習技能,讓他們更好地就業。
2移動學習的基本模式
以移動電話為支撐的短消息模式:這是最基本也最普遍的模式,是正在運用和開發潛力最大的模式。
以互聯網為支持的連接技術模式:移動學習是移動通信、網絡技術和現代教育三者結合的產物。所以互聯網的技術支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助這一技術基礎。其主要的技術支撐是:WAP(WirelessApplicationProtocol)無線應用協議“;藍牙”(Bluetooth)技術,一種用于替代便攜或固定電子設備上使用的電纜或連接線的短距離無線連接技術;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通過無線分組業務、3G通信協議等,從而為我們提供在臺式和筆記本電腦上才能實現的功能,如收發E-mail、網頁瀏覽、流媒體、多媒體信息等。
3移動學習的特性
(1)數字化:移動學習主要借助的是移動通訊和網絡技術,它的數字化特性是由其自身所借助的設備和支持技術決定的,也正是由于網絡的迅速發展,才更能夠加快移動學習發展的步伐。
(2)即時性:移動學習能夠給學生提供一個最寬松的環境,使你隨時都能夠與他人交流新的想法,把你思想的閃光點與他人分享。移動學習的核心特征就是讓學習者能夠體驗學習的愉悅,讓學習者能夠在最佳的時間和地點進行學習。
(3)隨意性:移動學習可以利用零散時間學習,可以在回家、旅途、商場等任何時間、任何地點隨時進行學習。而如遇到什么疑難問題也可以借助手機短信與老師和同學聯系,獲得解答。
(4)學習環境是移動的:不論是傳統學習還是網絡學習,他們的學習環境都是固定的。而移動學習的一個最突出的特點就是它的環境的移動性。這樣學習不再局限于一個固定的環境,實現了學習真正意義上的自主性。
4移動學習的環境
移動學習能否得到很好的應用和發展,與其環境也有很大的關系。它的環境是移動的,教師、研究人員、技術人員和學生都是移動的,這是不同于傳統學習環境的一個特性。但是移動學習主要借助的是移動公司的短信服務和網絡公司支持的移動設備,所以這個環境是非常重要的。在整個的過程中我們必須與移動通信公司及網絡公司達成協議,為我們的移動學習提供良好的環境。
在構建移動學習的同時,還要注意在任何場所學習的可行性。人是環境中最重要的一個要素,這就要求學習者具備一定的自我控制能力和自主學習的能力。移動學習中的學習者在整個流程當中,要能夠協調好與老師、同學、同事之間的關系,合理選擇學習的方式,實現自己的有效學習。在這個環境中,物力、財力等因素也是要考慮的問題。移動學習畢竟需要的是手機和網絡移動設備,這就提出了一個高于傳統學習的條件。如今在大學中幾乎實現了這樣的條件,所以我們要能夠利用便利的條件,發揮移動學習的作用,從而在實踐中探索,達到移動學習的真正目的——隨時隨地隨身地進行終身學習。
5移動學習存在的不足
(1)大多數研究者表示,PDA和WAP手機等移動設備只是目前在學習手段上的一種擴展,它們不能夠替代現有的學習工具。更重要的是,并非所有的學習內容和學習活動都適合使用移動設備。
(2)網絡學習中在線閱讀時間過長,學習者的眼睛容易疲勞,也容易讓學習者產生厭煩感。而利用手機來進行學習,其屏幕的大小、分辨率等對閱讀也有很大的限制,并且如果在路途中,車子的晃動等外在條件也影響學習者學習的心情等。
(3)移動學習的運用時機也存在一定的問題,人在走路或在車上學習時,最好是運用收音機、隨身聽或MP3等進行語言的聽力訓練。這樣也就不需要運用掌上電腦、手機等昂貴的移動設備,節約了學習成本。
(4)人文因素。在移動學習中我們經常考慮的是如何利用現有的設備進行有效的學習,而忽略了學習者的需求。如公司對員工進行培訓時運用移動學習,不僅可以提高員工的工作效率,也節省了很多的成本。但是員工是否樂意學習,是否能達到培訓的目的及產生一定的效果,這些問題都沒有考慮過。
總而言之,移動學習的優勢是有目共睹的,我們相信在利用各種設備的輔助之下開展的移動學習,也能夠給我們的教育帶來新的發展。但是,它的發展仍處在探索階段,如何才能夠發揮好它的內在優勢,在解決技術、環境、物資財力等方面的基礎上,更好地對學習者進行人文關懷,這都是我們應該關心的問題。因為教育的要旨是使全體學習者進行愉悅的、主動的學習,而不是被動的學習。這就需要我們在整個過程中進行有益的探索,真正實現移動學習隨時隨地隨身”的終身學習目標。
參考文獻:
