基于局域網(wǎng)的可視化遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)的研究

張琦 陳姚節(jié) 張昭宗 何世華

摘要：本文主要介紹利用安卓智能手機(jī)的硬件資源來實(shí)現(xiàn)可視化的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。即利用智能手機(jī)的攝像頭拍攝視頻，再利用手機(jī)的聯(lián)網(wǎng)模塊連接局域網(wǎng)，運(yùn)行在pc機(jī)上的服務(wù)器應(yīng)用程序?qū)⒁曨l信息實(shí)時(shí)顯示到屏幕上，使用者根據(jù)回傳的視頻畫面做出決策，再通過按鍵發(fā)送相應(yīng)指令來控制遠(yuǎn)程設(shè)備的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：安卓開發(fā)；單片機(jī)；java服務(wù)器應(yīng)用程序

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0261-02

隨著無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，wifi、3G、4G等聯(lián)網(wǎng)方式快速普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以更方便的獲得帶寬較好的通信方式，當(dāng)今的智能手機(jī)流媒體技術(shù)發(fā)展得日趨成熟?；谥悄苁謾C(jī)強(qiáng)大的流媒體功能，本系統(tǒng)利用安卓智能手機(jī)的攝像頭來采集實(shí)時(shí)畫面，通過局域網(wǎng)來反饋到pc機(jī)上，使用者通過視頻獲取的信息來決策并發(fā)送操作指令來控制遠(yuǎn)程設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)中使用的是用51單片機(jī)作為控制單元的小車，這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制小車運(yùn)行，并且是可視的操控車輛，一定程度上還原了實(shí)際操控車輛的環(huán)境。

一、單片機(jī)控制系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)用的小車的主控單元是C51單片機(jī)，單片機(jī)接收藍(lán)牙數(shù)傳模塊的指令信息，通過一個(gè)算法來得到一個(gè)控制信息，并且將此控制信息交給驅(qū)動(dòng)電路來執(zhí)行。其中驅(qū)動(dòng)電路的核心部分是芯片L298，L298N是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于H橋集成電路，與L293D的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制步進(jìn)電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。如圖1是驅(qū)動(dòng)電路圖。

二、藍(lán)牙通訊模塊

HC—06是一個(gè)藍(lán)牙數(shù)傳模塊，通過AT指令可以修改它的波特率，名稱，待機(jī)模式等參數(shù)。手機(jī)藍(lán)牙模塊和該藍(lán)牙模塊配對，連接后，即可通過應(yīng)用軟件收發(fā)數(shù)據(jù)。

三、客戶端

由于安卓智能手機(jī)的系統(tǒng)比較穩(wěn)定，并且普及率比較高，所以采用了安卓智能手機(jī)來作為客戶端的硬件平臺。安卓智能手機(jī)硬件資源豐富，所以在客戶端方面，只需開發(fā)相應(yīng)的客戶端應(yīng)用軟件即可。我所開發(fā)的安卓應(yīng)用軟件運(yùn)行環(huán)境最低為android2.2系統(tǒng)，考慮到藍(lán)牙模塊有十米左右的控制距離，所以我增加了一個(gè)本地操控功能，即利用手機(jī)來直接無線操控模擬車輛。如圖2是它的功能模塊圖。

該應(yīng)用軟件是在Eclipse開發(fā)平臺下完成的，在登錄界面需要輸入賬號密碼，并且將此字段與SQLite數(shù)據(jù)庫的記錄做比較，具有創(chuàng)建用戶，更新用戶，刪除用戶等功能。如下圖3、圖4是部分操作界面。

四、服務(wù)器端

考慮到跨平臺的特性，我選擇了用java語言來編寫服務(wù)器端程序，選擇的開發(fā)平臺是Myeclipse，服務(wù)器端應(yīng)用程序時(shí)刻維護(hù)者一個(gè)關(guān)聯(lián)指令通道的Socket，單獨(dú)用來和客戶端收發(fā)命令，對于圖像數(shù)據(jù)則是單獨(dú)的開啟線程來顯示圖像，我在此應(yīng)用程序上面添加了一個(gè)狀態(tài)欄，用于顯示程序內(nèi)部運(yùn)行的信息，從而告知用戶該程序運(yùn)行的是否正確，收發(fā)指令是否得到響應(yīng)等。添加的滑動(dòng)條用來調(diào)試遠(yuǎn)程模擬車輛的行駛速度，程序上面所有的按鈕都做了相應(yīng)的鍵盤映射，方便用戶操控遠(yuǎn)程設(shè)備。如圖5是服務(wù)器端應(yīng)用程序的功能結(jié)構(gòu)圖，圖6是軟件界面。

經(jīng)過研究，該系統(tǒng)已經(jīng)能夠比較流暢地回傳實(shí)時(shí)畫面，并且能夠很好地控制遠(yuǎn)程模擬車輛的運(yùn)行狀態(tài)。此系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較廣泛，例如應(yīng)用到無人車輛駕駛。由于此系統(tǒng)的決策權(quán)仍然是由人來完成，所以可以規(guī)避應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能算法駕駛車輛帶來的安全隱患，同時(shí)由于真正的駕駛員是在室內(nèi)完成駕駛操作的，所以即使發(fā)生事故，駕駛員的人生安全就得到很好的保護(hù)。此系統(tǒng)特別適用于需要駕駛車輛到危險(xiǎn)地段工作的情形，將遠(yuǎn)程可視化操控應(yīng)用到無人駕駛是一個(gè)很好的選擇，例如地形勘探，復(fù)雜環(huán)境下的救援工作等，都可以使用依托這種技術(shù)的車輛或者設(shè)備來完成工作，從而避免了人直接面臨危險(xiǎn)復(fù)雜的工作環(huán)境，保障了人的生命安全，還提高了工作效率。

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