时间：2023-01-04 01:52:22
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论文摘要:通过Bluetooth和UWB的技术对比及多角度的分析,证实了蓝牙+UWB作为下一代高速无线通讯技术的可能。
随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展,人们与信息网络已经密不可分。当今无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求,作为无线通信技术一个重要分支的短距离无线通信技术正逐渐引起越来越广泛的观注。
1短距离无线通信技术简介
近年来,由于数据通信需求的推动,加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展,短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段,WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术,以及紫蜂(ZigBee)技术等取得了令人瞩目的成就。短距离无线通信通常指的是100m以内的通信,分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类。高速短距离无线通信最高数据速率>100Mbit/s,通信距离<10m,典型技术有高速UWB、WirelessUSB;低速短距离无线通信的最低数据速率<1Mbit/s,通信距离<100m,典型技术有蓝牙、紫蜂和低速UWB。
2蓝牙(Bluetooth)技术
“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通信技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通信设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通信。
蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(FrequencyHopping)和时分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线连接因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。目前蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,通道带宽为lMb/s,异步非对称连接最高数据速率为723.2kb/s。蓝牙速率亦拟进一步增强,新的蓝牙标准2.0版支持高达10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),这是适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求的必然演进趋势。
作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通信技术,它必将在不久的将来渗透到我们生活的各个方面。
3超宽带(UWB)技术
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式,它有望在无线通信领域得到广泛的应用。UWB的特点如下:
(1)抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
(2)传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。
(3)带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
(4)消耗电能少:通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。
(5)保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。
(6)发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。
(7)成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。
参考文献:
2常用的无线通讯技术
目前在油田现场广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。
其中GPRS和CDMA技术中国移动和中国联通公司的主营数据传输业务，在数据传输方面有着很强的优势，即信号覆盖范围广。对于陆上油田生产区域基本完全覆盖。但由于海上油田地理位置特殊，远离陆地的基站，因此很多海上生产平台还无法为GPRS/CDMA信号完全覆盖。此外经过测试，GPRS的平均速率为20kbit/s～40kbit/s，CDMA的平均速率为80kbit/s～100kbit/s，可以满足传输小数据量的生产数据要求，但无法满足大数据量的信号（例如视频信号）远程无线传输。虽然有利用CDMA技术进行视频信号传输的案例，但效果并不理想。
数字电台用于点对点或点对多点的工作环境，能够提供标准RS-232接口，可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接，实现透明传输。数传电台的传输速率从1200～19.2Kbit，传输距离20～50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟，标准统一，一直以来广泛用于油田的数据遥测/数据采集与监控(SCADA)项目中。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟，相应的设备价格的降低，使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时，数传电台的相关技术也在不断发展，智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。结合数传电台误码率低、信道可靠的特点，数传电台必将成为海上油田通信技术应用的可靠选择。
扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力，以及保密、多址、组网、抗多径等，同时具有传输距离远、覆盖面广等特点，特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达50km）、高速（可达百Mbps）无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
例如，对于远离陆地且无法进行中继的海上平台，通讯链路只能通过卫星通信和短波通讯。其中卫星通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。不易受陆地灾害影响，建设速度快，易于实现广播和多址通信等等优点。但其运行费用相对昂贵，且系统维护要求高。短波通讯以往只在军事通信、专业通信、业余通信中发挥着极为重要的作用，因其传输速率低、噪声大，电离层反射天波为主，通常不能稳定的使用固定频率工作等缺点，因此在其他领域已慢慢淡出人们的视线。尽管短波通信存在一些缺陷，但对于海上油田而言，短波通讯作为可靠性高、覆盖区域广的通信方式，用于海上平台的紧急通信及小数据量传输应该是一个比较好的选择。
3环境因素对技术应用的影响
偏远油区的环境因素以以海上油田最为特殊。海上油田除了考虑信道带宽，传输数率，传输距离，发射功率，天线要求等通信设备本身的技术参数外，在应用无线通讯技术的过程中，还必须全面地考虑海上平特的地理环境与地理条件对无线通信技术应用的影响。
3.1对信号传输的影响
可以通过选取性能好的设备或应用抗干扰措施以减少甚至避免干扰。但无线通信过程中的信号衰落问题则是普遍存在的，而且是不可避免的。由于海上油田远离陆地，与陆地之间的广阔的海域、多变的气候使得在陆上应用效果很好的技术在海上应用时没有了用武之地。
微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落。从衰落的物理因素来看，可以分成以下几类：吸收衰落、雨雾衰落、K型衰落、波导型衰落、闪烁衰落等等。在各种衰落因素中，吸收衰落、雨雾衰落及K型衰落对海上油田的无线通信应用影响较大。
3.2对技术应用的影响
各项通信技术在海上油田应用中还存在的另外一个问题就是其独特的现场环境。海上平台一般空间狭小，还要考虑海上多风，平台最高点一般较低的特点。
首先是对天线安装的限制。海上微波通信受地形地貌影响，相同的通信距离要求两端天线的高度更高。对于卫星通信、扩频微波、短波通信等天线体积较大的应用，由于海上风力较大，抗风性的要求也使得设备在小平台的安装变得十分困难。
此外，对于无人值守的平台，设备必须具有高可靠性、可自动维护、参数远程设置等功能。而对于卫星通信、短波通信等要求平台上配备专业管理操作人员进行设备的管理维护，这一特点也为技术的应用带来一定的限制。
4无线网桥技术在海上平台视频监控中的应用
在实际的现场应用中，我们选取了基于5.8G无线网桥设备进行了现场应用测试。测试地点为浅海油井，测试内容为4路视频监控图像的传输。该系统具体解决方案是利用摩托罗拉Canopy5.8G无线网桥建立通信链路。在平台一侧首先通过视频服务器将模拟视频信号转化为可在网络传输的IP数据流，之后由无线网桥将信号传输到陆地端。陆地端一侧通过无线网桥进行接收后由视频监控服务器处理后，对视频信号进行录像存储及Web。相关用户可依据相应权限在局域网内进行视频图像的浏览、录像等操作。
系统通讯链路建立后，可远端对设备参数进行设置，设备维护方便。监控视频图像清晰、连贯，满足监控要求。从系统的链路冗余可以看出本次测试的应用距离已接近5.8G无线网桥技术在海上应用的最远距离。从系统的稳定性出发，在更远一些的类似应用中应谨慎选择这项技术。
结论
无线通信技术在偏远油区的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。在选取相关技术时除了要考虑包括传输距离、信号带宽、天线安装条件、发射功率、设备功耗、系统成本等各方面因素外，同时还要充分考虑环境对通信的影响。信号的衰弱会使很多通信技术达不到理论标定的距离，因此无法适应现场需要。面对大量的数据传输管理的需求，在选择无线通信技术手段方面还应统筹计划。特别是要对采用技术的先进性、可靠性及系统的可扩展性等多方面进行综合考虑。
参考文献
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[4]刘富强.数字视频监控系统开发及应用.北京:机械工业出版社,2003:2-17
关键词：铁水运输扩频通信CSMADGPS
宝山钢铁集团公司是我国特大型钢铁企业，随着宝钢三期工程的建设实施，传统的铁水运输调度系统已不能适应生产规模扩大的需要。建立新的铁水运输动态监测系统，以提高生产调度的安全性、生产效率、自动化程度和经济效益具有十分重要的意义。
铁水运输动态监测系统采用了当今先进的DGPS定位技术、组合定位技术、地图匹配技术、扩频通信技术、计算机及网络技术，以及地理信息系统技术、电子大屏技术等，解决了在钢铁厂内恶劣工业环境下，铁路线上铁水运输车辆的定位跟踪问题，使调度管理人员在中心站的电子大屏上能实时观测到铁水运输车辆动态位置和状态以及其他有关信息，便于及时、合理地进行生产运输调度。
作为铁水运输动态监测系统的重要组成部分——无线通信网，主要完成中心站与车辆之间的信息传输，其性能的好坏直接影响到整个系统的正常工作。本文介绍的无线通信网已在宝钢铁水运输动态监测系统中应用，通信系统工作正常，稳定可靠，效果良好。
1无线通信网设计
1.1系统要求
（1）在1.8km×2.3km的区域内，保证厂房内外的车辆与中心站之间实时通信；
（2）监测车辆85辆；
（3）每个车辆信息更新率最高可达到每秒更新一次；
（4）车辆设备采用蓄电池供电，为延长电池更换周期，需采用低功耗设备；
（5）具有良好的电磁兼容性，不能对现在正在使用的其他通信设备产生干扰；
（6）抗干扰能力强，能够保证在钢铁厂恶劣工业环境下的可靠通信，误码率小于10-6。
（7）中心站与车辆之间为双向通信方式。
1.2方案选择
在目前的GPS车辆定位跟踪系统中，无线数据的传输通常采用模拟电台加调制解调器自行组网或通过公用移动电话来完成数据交换。在模拟电台自行组网的数据传输系统中，由于模拟电台的收发切换时间长（约200ms）、数据传输率低（通常为1200bps）、单位时间内传输的车辆位置数据较少，因此，当车辆增多时，车辆位置更新的实时性将大大降低。采用GSM公共移动电话网传送数据，虽然系统容量可以扩大，数据传输率增快，但运行成本较高，而且受公共移动电话网工作状态影向较大，难以满足安全性、可靠性、连续性、经济性的要求。若采用GSM短消息的方式发送位置数据，其数据传送的实时性将无法保证。
根据现场实际情况和系统要求，扩频通信技术是一种理想的解决方案。扩频通信的主要特点有：（1）抗干扰性强，对单频及多频载波信号的干扰、其它伪随机调制信号的干扰及脉冲正弦信号的干扰等都有抑制作用，能提高输出信号的信噪比。（2）发射功率小，一般小于1W，设备功耗较低，因此不会对其他通信系统产生干扰。（3）可以实现码分多址，频带利用率很高。（4）抗多径干扰，可以克服钢铁厂环境下严重的多径干扰对无线数据通信可能造成的影响。（5）无线数据传输速率高，可高达19200bps以上，而误码率小于10-6，具有信息传输快且可靠的优点。
1.3无线通信网组成
铁水运输动态监测系统覆盖范围约1.8km×2.3km，区域内分布有高大钢铁建筑物，难以保证视距通信。车辆工作区域有相当一部分在厂房内，受通信屏蔽的影响较大，有些厂房内甚至无法直接与外界通信。另外，为了保证车载设备功耗较低，延长车载设备蓄电池供电时间，车载设备通信采用较小的发射功率。为了保证系统中心站与车辆间无线数据通信可靠，在工作区内设有5个中断站，负责车辆与中心站间的信息转发。在3个通信屏蔽的厂房内高有3个中转台，负责厂房内的车辆与中断站间的信息转发。
中心站位于生产管制中心，通信天线高度约45m，采用全向高增益天线。5个中断站与中心站间的通信采用高增益定向天线，其天线方向指向中心站。中继站与车辆间的通信采用高增益全向天线。车载设备和转台采用3dB全向天线。
系统无线通信网由中心站、中继站、中转台和车载设备构成，如图1所示。
2设备选型和设计
2.1扩频通信机选择
在铁水运输动态监测系统中根据使用方式的不同，使用了AirLink和WIT915两种型号的扩频通信机来组成无线通信网。AirLink通信机用于中心站与中继站通信，WIT915通信机用来完成中继站和移动车辆间的通信。
AIRLINK19MP是美国CYLINK公司的L波段无线扩频MODEM数传通信机，可工作于点对点和点对多点工作方式，也可作为转发器或hub来应用。其主要技术指标如下：
（1）工作频段：902～928MHz，16个信道可选；
（2）采用直序扩展工作方式，PN序列长度32bit；
（3）调制方式为BPSK（Bi-PhaseShiftKeying），数据速率可达38400bps，信道带宽为1.5MHz；
（4）系统增益（不包括天线增益）为130dB。其中，扩频增益为12dB；
（5）发射功率最大为800mW（29dBm），并且可通过拨码开关选择不同的发射功率；
（6）采用时分双工技术（TDD），可以实现全双工通信，视距传输可达50km。
WIT915是美国DIGTALWIRELESS公司的扩频通信收发机。WIT915采用组合扩频技术，能够抗噪声和多径衰落，并且同时支持CSMA通信协议和点对点的通信。WIT915扩频通信机的低功耗和小体积很适用于车载台使用。其技术指标如下：
（1）工作频段：903～907MHz，21个信道，具有自动寻找干净信道的能力；
（2）4级可调发射功率，从1mW～1W，最大功率要求符合美国FCC标准，并且功率可自适应调整；
（3）全双工数据速率可达19200bps，半双工数据速率可达51200bps；
（4）射频带宽：700kHz，信道间隔1.2MHz；
（5）采用0dB天线，在视距情况下，传数距离可达1.8km；
（6）在半双工情况下，数据收发转换时间小于0.5ms。
2.2通信控制器设计
在无线通信数传网设计中，通信控制器的设计十分重要。因为对扩频通信机的控制以及无线通信网通信协议的执行都要通过通信控制器来实现。在铁水运输动态监测系统中，采用PC/104作为通信控制器，相对于采用单片机作为内核的通信控制器来说，能够减少产品的开发费用，降低开发风险，缩短开发周期，提高产品的性能。PC/104具有超小尺寸（90mm×96mm），较低的功耗（典型为1～2W/模块），独有的栈接总线消除了底板与插座的成本和空间。PC/104的CPU系列产品为嵌入应用提供了高集成化的模块，并且与IBMPC/AT休系兼容，在PC上调试好的程序可以直接移植到PC/104使用。
选用的PC/104CPU模块为CoreModuleCM/486-2。CM/486模块提供了PC/AT母板的全部功能和一线附加卡的功能，该模块具有CP/AT和MS-DOS全兼容的标准硬件和软件资源。其主要指标如下：
（1）CPU为CX486SLC-2，50MHz内部时钟频率；
（2）在板内存可选为2M、4M或16M字节；
（3）7个DMA通道（相当于8237）；
（4）15个中断通道（相当于8259）；
（5）三个可编程计数/定时器；
（6）16位扩展总线；
（7）和PC完全兼容的两个串行口和一个并行口；
（8）带有可启动系统的固态盘；
（9）带有PC所不具有的看门狗定时器。
2.3通信控制器和扩频通信机的连接关系
扩频通信机AirLink和WIT915的外部数据控制接口是与PC兼容的异步串行RS-232接口。因此，由PC/104构成的通信控制器与扩频通信机AirLink和WIT915的硬件连接非常简单和方便，只需将扩频通信机的外部数据控制接口直接连到PC/104的串行口即可，由在PC/104中运行的软件控制扩频通信机的数据收发即可。
图2、3所示为通信控制器和扩频通信机的两种连接方式。其中图2为中继站的连接方式，图2为移动车辆的连接方式。
3无线通信方式的设计与实现
3.1中继站与中心站
中心站的AirLink扩频通信机与各个中继站的AirLink扩频通信机间构成一种星型网络通信模式。中心站的AirLink扩频通信机设置为主模式。中继站的AirLink扩频通信机设置为从模式，采用半双工的通信模式，由中心站的通信控制器采用轮询的方式控制AirLink扩频通信机和各个继站进行数据传输交换。中心站分别从各个中断站采集各中继站收到的车辆信息，然后按一定间隔向所有中继站广播车辆DGPS定位所需要的差分数据。各个中断站设置有不同代号。各中继站通信控制器收到中心站发出的信息后，首先判断是否是中心站取车辆信息。若是，再判断中心站所发出的站代号是否与事先设定的本站代号一致；若一致，则将中断站收到的车辆位置数据发送到中心站；若不一致则不进行处理。若中断站通信控制器判断中心站发出的是广播差分数据，则将此数据通过WIT915扩频通信机转发到车载设备。因为各中继站和中心站的AirLink扩频通信机接收电平已调到AirLink扩频通信机手册所需求的能够以10-8误码率传输数据的电平，因此，中心站和中继站采用简单的ARQ方式和CRC校验就可保证数据的可靠传输和交换。
中心站通信控制器通过AirLink扩频通信机发到中继站的数据格式如下：
查询信息格式：
同步头起始标志站代号码结束标志CRC校验码
广播DGPS差分信息格式：
同步头起始标志广播代码DGPS差分数据CRC校验码结束标志
中继站应答信息格式：
同步头起始标志站代号码车辆信息CRC校验码结束标志
中心站和中继站的数据传输率为19200bps。
3.2中继站与移动车辆
中继站的通信控制器通过中继站的WIT915扩频通信机和车载设备WINT915扩频通信机进行数据交换。若中继站通信控制器和移动车载设备通信控制器之间采用查询的方式进行车辆位置数据的交换，由于铁水运输动态监测系统监控车辆较多（约85辆），查询一遍所有车辆位置数据耗时较长。其次，在铁水运输过程中，同一时刻移动的车辆较少，停止的车辆较多，而停止车辆的位置没有变化，控制中心只需保留上次传过来的车辆位置数据即可，无需进行车辆位置更新。为了在有限的信道内传送有效的位置数据，采用了根据车辆运行速度动态控制车辆信息报告时间间隔的通信方式，即根据车辆的动动状态来调整车辆信息的发送频度。当车辆在停止状态时，车辆的信息每隔一分钟发送一次，以保持和控制中心的数据联系。当车辆在移动状态时，车辆信息报告频度随着速度的增加而提高，及时向中继站发送最新的车辆信息。车辆信息的传送时刻完全由车载通信控制器根据车辆的运行情况来确定，省去了查询方式下的下行数据链路占用的传送时间，可以提高车辆有效信息的传送效率和信息的实时性。
为了保证在车辆信息自主发送时，不生数据传输的碰撞，利用WIT915扩频通信机在半双工模式下的CSMA通信协议来传送数据。CSMA通信协议是IEEE802.3协议中的一种数据传送方式，广泛应用于计算机局域网中，在数据传输中进行载波侦听和多重访问。当需要发送车辆的位置数据时，车载通信控制器首先读取WIT915扩频通信机送出的载波检测DCD电平指示。当载波检测DCD电平为高时，表示目前信道中有别的通信机正发送数据。此时车载通信控制器随机延时等待数毫秒，再次读取通信机的载波检测DCD电平。若此时载波检测DCD电平为低，表示此时信道中没有WIT915扩频通信机发送数据，信道空闲，可以发送数据，则车载通信控制器将WIT915扩频通信机的RTS电平抬高。此时，WIT915扩频通信机切换到发送状态，同时发出载波信息占据信道，车载通信控制器随后将数据通过WIT915扩频通信机发出。当车辆的位置数据发送完毕后，车载通信控制器将WIT915扩频通信机的RTS电平置低，使通信机停止发送载波和数据，让出信道，供其它WIT915扩频通信机发送数据。
采用CSMA通信协议发送车辆位置数据，可以使每一时刻只有一台WIT915扩频通信机处于发射状态，从而可以尽量避免碰撞干扰，使车辆的信息传送可靠。WIT915扩频通信机的收发切换时间很短，最大不超过400μs,且WIT915扩频通信机的数据传输率可高达38400bps，经过压缩后的车辆信息又很短（约40bit），因而每个车载通过控制器发送车辆位置数据时占用信道的时间很短，可以保证数据传输的实时性。当然，在极端情况下，有可能两台WIT915扩频通信机同时检测信道空、同时发送数据，发生碰撞。但因所发送的车辆信息量较小，数据传输率很高，发生碰撞的概率很低。即使发生碰撞，在扩频通信中，通信机仍有可能解调出正确的数据。若扩频通信机解调出错，通过CRC校验进行剔除，通过下一次车辆信息发送对车辆信息进行更新。
中继站转发的中心站DGPS差分数据，也由中继站的通信控制器通过中继站的WIT915扩频通信机以CSMA的通信方式向各个车载设备广播发送。CSMA通信协议中采用CRC校验，以保证数据的可靠性。
通信控制器以CSMA方式发送数据的程序框图如图4所示。
在有数据发送时，检测信道。若信道忙，则随机延时一段时间，并将计数器加1，再检测信道。如此循环，当计数器累加到M次后，则退出信道检测循环。此时，认为信道忙，并置信道忙标志，此次数据发送放弃。在信道忙标志置位后，将车辆在停止时发送数据的间隔由1分钟提高到10秒钟。这样做是为了保证在信道阻塞干扰消失后，使所有车辆位置的更新时间最长不超过10秒钟。
3.3中转台数据传输
在铁水运输过程中，车辆有时会进入钢结构的厂房内。为了使车辆在进入厂房内也能够将车辆的信息发送到中继站，因此，在厂房内设置了中转台。通信转发如图5所示。
中转台设有两台WIT915扩频通信机，一台通信机置于厂房内，另一台通信机置于厂房外。转发通信控制器通过厂房内的WIT915扩频通信机，接收厂房内的车辆发送的信息，然后通过厂房外的WIT915扩频通信机以CSMA的方式转发出去。通信控制器在转发数据时，要使厂房内的WIT915扩频通信机处于禁止接收数据状态，以防止厂房外WIT915扩频通信机转发的数据被厂房内WIT915扩频通信机收到，形成循环转发状态。
4性能分析
论文关键词 讯问 职务犯罪嫌疑人 全程同步录音录像 积极意义
2006年，最高人民检察院做出了检察机关办理职务犯罪案件讯问犯罪嫌疑人实行全程同步录音录像工作的部署。这是高检院适应新的形势，为规范执法行为、提高职务犯罪侦查工作水平而作出的一项重大决策。我院积极行动，结合实际认真贯彻落实高检及市院部署，引进最先进技术设备、进行技术培训、并结合实际制定了《密云县人民检察院讯问职务犯罪嫌疑人全程同步录音录像技术工作规则》，同时积极与业务处室进行沟通协调，积极推动全程同步录音录像工作顺利开展。
自开展同步录音录像工作以来，四年间，我院技术部门累计完成了同步录音录像案件90件，180余次上万分钟。保证了案件质量，有效的防止了犯罪嫌疑人在法庭之上翻供的情况发生。
一、实行全程同步录音录像工作的积极意义
1．有利于提高犯罪嫌疑人口供的真实性。实行同步录音录像可以如实反映讯问犯罪嫌疑人时的真实场景，犯罪嫌疑人当时的神情、语态。可以从另一个侧面验证笔录的真实性，使证据更加直接可靠。同时实行同步录音录像也可防止侦查人员为尽快破案而采取逼供诱供，即采取刑讯逼供等手段去的口供的行为，实现对对讯问活动的监督和犯罪嫌疑人的人权保障。
2．有利于固定证据，使犯罪嫌疑人翻供的可能性大大减小。在实际案件中，犯罪嫌疑人翻供时有发生。往往造成公诉人出庭难度，影响法官对案件事实的判断，甚至可能放纵犯罪，而对犯罪嫌疑人实行同步录音录像却可还原整个讯问过程，为法庭对证据的质证和采信提供了依据，使犯罪嫌疑人翻供的概率大大减少，缩短了法庭质证的时间，也为法官判决提供了更好的依据。
3．有利于执法观念、办案方式的转变和侦查水平的提高。在当今科技文化不断发展的今天，犯罪案件嫌疑人的文化程度较高，尤其是贪污贿赂犯罪，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，使得案件的查处难度更大。要想更好的查处职务犯罪，就要求执法人员改变执法观念、执法方式，不断学习新的知识和侦查技能，同时充分利用科技手段与犯罪分子斗智斗勇。在审讯犯罪嫌疑人过程中进行同步录音录像，就可以抓住嫌疑人心理、表情的细微变化，有效切入和突破案件，同时给予犯罪分子以威慑，主动交代犯罪。
二、实行全程同步录音录像工作存在的问题
1．侦查人员思想认识尚不适应同步录音录像规范化要求。由于受传统讯问观念的影响，加之同步录音录像工作全新复杂，一些办案人员认为同步录音录像对固定证据起不到切实的作用，而且涉及到资金的投入，技术人员的增加。需要耗费大量人力、物力，因此在同步录音录像的推动上不积极，不规范。
2．侦查人员的讯问水平有待于规范和提高。由于全程录音录像的推行，要求讯问语言必须文明、规范，掌握犯罪嫌疑人心理，如果侦查人员在讯问中逼供、诱供或使用粗言猥语、情绪失控等情况，必然对审讯的效力产生影响，甚至会检察干警的纪律形象大打折扣。所以侦查人员应从语言、心理、仪表上加强训练，符合讯问规定。
3．是犯罪嫌疑人的防备心理增强。全程同步录音录像有利的方面是可以起到固定证据的作用，不利的方面是自己的口供起到稳定口供的作用，另一方面也加深了犯罪嫌疑人的防备心理。在我院实施同步录音录像过程中，多起案件的犯罪嫌疑人都在讯问中不同程度增加了辩解成份，极力为犯罪行为制造籍口，试图为自己开脱。如何应对同步录音录像给犯罪嫌疑人心理带来的这种“双刃剑”效应，给反贪工作提出了新的课题。
4．侦查人员与技术人员的配合需增强。实行全程同步录音录像后，讯问就不仅仅是侦查人员单方面所能完成的，必须依赖技术人员的配合才能完成。因此需要双方的协同配合，互相理解和支持，才能出色完成讯问工作。
三、实行全程同步录音录像工作的对策建议
1．加强领导，提高认识。只有办案人员从思想上提高全程同步录音录像工作的认识，消除对同步录音录像束缚办案、畏惧讯问的思想根源，真正理解全程同步录音录像工作的意义和目的，同步录音录像才能更好地被贯彻执行，发挥其应有的功效。如果只有领导重视，办案人员不提高认识，执法规范将难以得到正确执行；如果只有办案人员提高认识，而领导不重视，那仍然不能达到执法规范的正确执行。所以领导的重视和办案人员从思想上提高认识是相辅相成的。
2．要切实提高办案人员的讯问水平和技能。要加强办案人员多方面知识的学习，尤其是信息和科技的不断更新，了解和掌握犯罪嫌疑人心心理，提高讯问的技巧和水平，减少逼供诱供等情况发生，使干警依法办案，文明办案蔚然成风。
3．办案人员与技术人员要密切配合。要在进行全程同步录音录像之前，办案人员应当向技术人员介绍简要案情、告知讯问中的关键点以及对全程同步录音录像的大体要求和欲达到的目的；以求获得最佳的效果。
4．提高审讯人员的综合素质。由于录像记录不同于笔录，没有归纳总结和语言书面化的笔录过程，所以办案人员在讯问前一定要拟定详细的讯问提纲。通过提纲可以使语言书面化，另外在讯问中避免出现方言、俗语和不文明语言，同时要注意衣着得体，尽量穿着检察制服，用语文明、严谨，注意坐、立、行、走姿势等细节问题。影响检察官形象。
5．引进法律和侦查方面的专业人才。只有多引进法律、侦查方面的专业人才，才能让大家尽快适应全程同步录音录像规定。比如：在侦查方面，对年轻的办案人员实行“传帮带”的同时，还应该让他们去相关的学校相关的专业进修，让他们从理论和实际上都得到提升，尽快成为办案骨干。同时也要让老办案人员去进修，提高他们的理论水平和思想认识。
6．加强技术处内部的管理和技术人员的培训。首先，技术部门要做好与办案部门之间的沟通，安排计划好同步录音录像工作。大部分检察院的技术人员都很限，技术人员往往都是身兼数职，故必须做好与办案部门的沟通工作，以免出现录像当天人员不够的情况。其次，加强技术人员的专业技能培训，要求技术人员能够独立熟练使用各种同步录音录像设备，并掌握简单的维修办法。其中包括便携式同步录音录像设备、大案要案指挥中心的柜式同步录音录像设备。同时保证良好的心态。同步录音录像由于案件的特殊性，往往需要技术人员随同办案人员一起加班加点，甚至连夜工作，为此，我们应积极响应“快乐工作，幸福生活”的口号，遇到加班，要积极与办案部门配合，以饱满的精神完成应该完成的工作。
Wireless Communication Systems
From RF Subsystems to 4G
Enabling Technologies
2010，1024pp
Hardback
ISBN9780521114035
杜克林等著
无线通信系统(Wireless Communication System)也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三大部分组成的，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。4G移动通信系统即下一代移动通讯，是移动通信系统演进过程中的一个阶段和目标，它不仅采用新的无线传输技术提高通信系统的性能，而且与现有的各种有线与无线网络相融合；它不仅包含现有的移动蜂窝网络结构，而且在某些环境下也可以采用Ad hoc方式进行组网，或者采用两种结构的组合形式，形成蜂窝网络下的两跳或多跳网络结构方式。
本书涵盖了目前以及下一代移动通讯与无线网络系统的所有关键技术，涉及CDMA技术、OFDM技术、超宽带、turbo和LDPC编码、智能天线、无线Ad Hoc和传感器网络、MIMO和认知无线电，为读者提供了掌握无线系统设计所需要的一切知识。本书共22章，1.无线网络发展史、无线系统各部分基础知识，以及本书结构等内容；2.各种无线通讯发展概况；3.无线通讯系统中影响频道和传播的各种因素；4.蜂窝和多用户系统的概念与相关技术；5.无线通讯系统分集技术；6.信道估计、信道均衡、脉冲整形等内容；7.各种调制与解调技术；8.扩频通讯原理及具体应用；9.正交频分复用的相关知识，以及正交频分复用的具体应用；10.天线设计原理及基础；11.射频与微波子系统的各部分原理分析与电路等内容；12.A/D和D/A转换相关知识；13.信号处理的相关技术；14.无线通讯系统信息理论相关基础；15.信道编码的基本技术；16－17.信源编码中的语音和音频编码、图像和视频编码；18－19.两种多天线系统：智能天线系统和MIMO系统；20.超宽带通信的相关知识；21.认知无线电相关知识；22.无线自组织传感器网络相关知识。
本书详细介绍了射频子系统及天线的性能、设计和选择方法，使读者对于无线系统有一个清晰概览，也是第一次完整的介绍无线系统中语音编码器和视频编码器的教科书。本书有400副插图，侧重于实际和艺术的系统设计技术，而不是系统设计的数学基础，适合于无线通信领域的研究生和研究人员，以及无线和电信工程师。
杜克林，IEEE高级会员，1998年在华中科技大学获得博士学位，1998－1999年在中国华为公司从事软件开发；1999－2000年在中国电信技术研究院TDD研发部移动通讯中心从事射频系统设计。2000到2001年在香港中文大学微波与通讯实验室从事项目管理；2001年加盟加拿大Concordia大学信号处理与通讯中心，并于2008访问了香港科技大学。他的主要研究领域包括信号处理、无线通信、射频系统、神经网络。
M. N. S. Swamy是IEEE会员、英国工程技术学会和加拿大工程信息中心会员，并获得许多IEEECAS奖励，包括在1986年GuilleminCauer奖、2000年教育奖和50年金质奖章。是加拿大Concordia大学电气与计算机工程学院信号处理与通讯中心主任；他还是Concordia大学1977到1993年期间工程与计算机科学学院院长。他发表了大量关于电路、系统和信号处理的论文，合作四本书。
杜利东，助理研究员
（中国科学院电子学研究所）
关键词：3G手机； 远程答辩； 研究生教育
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-180-001
研究生教育坚持”加强建设，积极发展，深化改革，注重创新，规范管理，提高质量”的总体工作方针，积极探索新形势下研究生教育规律，以提高研究生创新意识、创新能力为核心，深化研究生培养制度改革，培养出优秀创新拔尖人才。
随着3G无线通讯技术的推广运用，利用无线通讯技术高速传输图形图像、音频、视频等多媒体信息已变成现实。在进行移动学习平台的建设时，应充分考虑手机性能、学习者时间分散等特点。本系统将WAP基于手机在线服务的思想与面向服务的思想贯穿系统开发始终，采用了多层次、分布式的J2EE架构技术、MVC设计模式与基于手机开发的J2ME架构。这是一个具有与平台无关的、可移植的、支持并发式访问且安全的应用系统的架构。系统所采用的整合框架结合各自特点及Web应用分层思想，为Web应用各层都提供了相应的整合策略。
一、手机3G技术
3G无线通讯技术的推广运用，将会极大地推动移动学习的运用与研究。对于笔记本类型的移动设备而言，利用3G无线上网卡，可以为用户提供随时随地的上网条件，无需改变现有的网络教学环境即能满足移动学习的需要，因此基于3G无线通讯技术的移动学习研究将主要集中在手机、PDA等这些性能相对较弱、显示屏幕较小、输入不便的设备上。基于手机、PDA的特点，移动学习只能作为别的教学形式的有益补充，以满足学习者随时随地学习的需要。本文就是基于这个原则，提出了基于3G手机平台远程答辩系统的建设原则及实现的主要功能，作为同等学力教育的补充，相信此移动学习平台的运用，将会对学生的学习起到促进作用，同时也将为学习型社会创建提供一个可借鉴的方法。
二、手机平台在研究生教育中解决的问题
移动学习适应范围广泛，其既适于学历教育，也适于非学历教育，针对不同类型的教育，移动学习平台的功能将有所不同，本平台将针对某高校同等学力人员教育进行设计。同时由于受到3G手机性能、显示屏幕及输入不便等限制，移动学习平台的功能不可能与传统的教育教学模式相比较，因此移动学习只能作为基于互联网技术或其他教育方式的有益补充，而不能取代其他任何类型的学习方式。
推广这个平台的作用在于，同等学力学生为在职工作人员，从论文开题到中期以及最后的答辩，时间相对不容易集中，获取信息渠道也很有限，撰写论文遇到困境时，与导师面对面交流的机会和时间都很少。这个平台针对同等学力学生的这些特点，只需简单注册，即可登录系统，可以进行选题，查看下载相关通知及模版，提交开题报告，进行中期检查，以及与导师及时沟通，修改完善论文内容。上报答辩论文，以及答辩当天，时间安排均可在手机上清晰显示出来。
三、平台的主要功能
本论文重点论述了学生远程答辩系统，包括：选题管理，论文管理，答辩管理，教师管理，学生管理，评语管理，查询统计。
选题管理包括：课题维护，参考课题，选题维护。
论文管理包括：论文过程维护，论文监督，论文指导资料。
答辩管理包括：答辩组维护，查看答辩组。
教师管理包括：教师维护，教师角色查看，综合评价更新。
学生管理包括：添加毕业生，毕业生信息维护，导出答辩成绩。
评语管理包括：论文评语管理，评阅项目管理，答辩评语管理，评语模板管理。
查询统计包括：课题统计，学生状态，老师答疑统计。
四、系统具体实现
本系统的目的是基于教育技术学的相关理论，采用计算机、网络、多媒体、数据库等技术手段，把远程教育的思想融入到系统中，为学生、研究生管理人员提供一个网上虚拟集成的答辩管理环境，有效提高学、教、管三方的积极性和协调性，高质量完成论文辅导与论文答辩，推动远程教育的发展。
整个系统的功能模块是根据高等教育论文和答辩的过程设计开发的，分为：论文选题、论文辅导、论文答辩三大主要模块。系统的用户分为：研究生管理员、同等学力学生、导师。以研究生管理员身份为例，详细描述平台的具体功能。
1.论文管理
1.1论文过程维护。操作步骤：点击“答辩管理”――>“论文过程维护”，该页面列出了当前已有的答辩组及其一些基本信息，可对开题报告，开题状态，中期报告，中期状态进行维护。
1.2论文监督。操作步骤：点击“论文管理”――>“论文监督”，在此页面中可以查看论文的详细以及论文是否通过评审。
1.3论文指导资料。操作步骤：点击“论文管理”――>“论文指导资料”，在此页面中可以查看论文详细的指导以及论文目前的状态。
2.答辩管理
2.1答辩组维护。操作步骤：点击“答辩管理”――>“答辩组维护”，在此页面中可以查看开题状态，配置答辩老师与答辩学生的具体情况。
2.2查看答辩组。操作步骤：点击“答辩管理”――>“查看答辩组”，在此页面中可以查看论文指导的详细意见以及论文目前的状态。
关键词：NFC技术；U盘；无线通讯
1 NFC技术的发展现状
自上世纪末以来，无线通信被广泛应用到人们生活的方方面面，低功耗微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求，因而短距离无线通信引起了大家的重视，目前使用普遍的短距离无线通讯技术有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网802.11（WiFi）等。近场通讯技术（NFC）近些年发展比较迅速，且具有很大的发展潜力。
NFC是Near Field Communication缩写，即近无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。
目前NFC的应用范围也不再局限于移动支付范畴，市场上支持NFC技术的设备也越来越多，包括OPPO、三星、谷歌、诺基亚和HTC等品牌手机，并且有很多其它电子设备也开始支持该技术。现在手机中NFC最常用的功能是将两台NFC手机靠近就可以轻松的实现数据传输。
2 NFC技术的原理及特点
NFC设备或NFC标签中的信息是通过设备之间无线频率产生的电磁感应来传递的，传输范围仅有几到十几厘米。NFC设备或标签在进行有效的数据通讯前要先通过协商来确定当前的模式及传输速率。NFC的工作模式可以分为三种：卡模式、读写器和点对点传输，点对点模式：支持两个近场通信设备之间相互通讯，实现信息交换和文件共享。读卡器模式：使近场能讯设备能从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。卡模式：近场通信设备能像智能卡一样，允许用户支付零售购物和交通费用。
NFC技术有以下主要特点。第一，近距离感应。NFC设备之间的极短距离接触，主动通信为20cm，被动通讯为10cm，让信息能够在NFC设备之间点对点传输。第二，通讯的安全性。除了极短距离的传输保证了信息的安全外，也可以通过加/解密系统来确保移动装置间的安全通信。第三，处理信息的快速性。从NFC设备的检测认证到数据的存取，所花费的时间短。
3 现有U盘存在的不足
有些人在办公的时候急需把自己的手机里的文件打印出来，但自己又没有带两用U盘，一些文印店的电脑都不联网，所以只能用手机软件或者蓝牙把文件发送到电脑上，然后再传到U盘里面，整过程耗费大量的时间还有流量，而且传统的U盘长时间插拔USB接口，不仅麻烦而且长时间容易造成USB接口的损坏。因此，我们可以开发一个基于NFC近场传输技术的U盘，只要将两个设备靠近而不需要线缆接插，就可以实现相互间通讯，为文件的存储与传递提供了很大的方便。
4 新概念U盘介绍
为了解决传统U盘存在的问题，我们设计出一种新型U盘，它由大内存容量的NFC卡片制作而成。可以实现新的非接触式U盘数据传输方式，这种U盘可以实现将手机内的文档，视频，音频等通过NFC技术传输到U盘内，同时我们可以将这种新型的U盘和传统的U盘结合，使新概念U盘既可以通过NFC技术从手机向U盘传递数据，也可以通过USB接口将U盘中的数据传送到电脑当中。让我们做更大的设想，如果将来的设计一个NFC读写器能连接在电脑上或者电脑也具有NFC的读写功能，则可以将U盘中的内容直接送入电脑当中。
这款U盘的研发主要需要解决的问题有两个：第一，增加NFC芯片的内存容量。因为目前用户对U盘的使用来说对于存储容量的要求还是比较高的。第二，将NFC芯片的内存与传统的U盘的内存结合到一起。即实现既可以通过NFC方式进行数据读写，又可以通过USB口进行读写。另外，我们大胆设想如果在打印机中加入NFC读取的功能，则可以将U盘放到打印机NFC感应区时，直接由打印机读取U盘内文档并打印出来。
4 新概念U盘的市场前景
若未来这两个问题得到解决，这种新概念的U盘得到推广并投入市场，一定会对传统的U盘产业进行很大的革新。
5 结束语
综上所述，利用近场传输技术的原理，对现有的U盘进行技术上的革新改造，是一种新的研究方向。由于NFC技术的迅速发展，U盘之间利用NFC技术进行信息的传输是可能实现的。若将NFC卡的存储容量进行有效的扩展，使这种U盘的存储容量符合广大消费者的需求，这样才能使这种U盘发挥出自身的价值，早日应用于市场。
参考文献
[1]赵云雁 基于NFC技术的智能海报应用研究 郑州大学2012年硕士论文
[2]赵飞云 杨慰民 基于NFC技术的移动应用 中国新通信2008年01期
作者简介
关键词：地下铲运机；超视距遥控；数据通讯；软硬件设计
中图分类号：TD422.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00
1 引言
随着地下采矿深度的增加，采矿的环境越来越恶劣，作业人员的安全问题越来越严峻，应对这一现象，超视距遥控采矿、智能采矿技术应运而生[1]。
超视距控制LHD作业时，车辆的运行状态和周围的景象等驾驶信息，通过车上传感器和摄像头获取，经过无线网络传输回基站，在地面基站控制台的显示器上显示，驾驶员依据这些信息进行判断，从而发出远程驾驶指令，使LHD进行作业[2]。
CAT公司开发出了MineGEMTM系统；Sandvik公司推出了Automine系统；Atlas Copco公司研制出了Scooptram Automation 系统。国内在这方面的技术目前比较落后，还没有成熟的技术产品问世，主要在高等院校和研究院进行技术上的研究[3]。
本文以ACY-2A型地下铲运机为依据，设计加工出了电气化的模型铲运机，同时设计出了远程控制台，通过在实验场所搭建无线网络实现通讯，最终完成了超视距遥控的模拟实验。
2 系统的组成及工作原理
2.1 系统的整体构造
通过设计，地下铲运机超视距遥控系统需要完成以下功能[4]：
（1）柴油发动机的启动、停止；（2）照明和喇叭控制；（3）铲斗的举升和翻转；（4）车辆急停；（5）车辆的速度、制动以及转向控制；（6）车辆工况信息的监控：主要有车速、发动机转速、发动机水温和水位、油位显示、发动机油油温、液压系统报警等。
2.2 系统原理
其原理为：操控者在操控台上操控踏板、按钮、手柄等操控机构，向控制台上的控制器发送操作信号，控制器采集到控制信号之后，按照协议通过RS232发送到上位机。上位机将接收到的信号通过以太网发送到模型车，模型车接收到信号之后转换成CAN信号发送到执行控制器上，从而控制相应的执行机构，使车辆按要求的车速和路线行驶。模型铲运机的状态参数和周围的场景由各种传感器采集以及前后摄像头拍摄获取，模型车经过车上的车载电脑接入无线以太网，信号通过无线网络传回到操控台的上位机上，从而在上位机上显示，为操控者展现真实的车辆驾驶环境。
3 硬件的设计
3.1 系统组成
超视距遥控系统的硬件主要有远程控制平台（包括控制指令的生成传输以及人机交互界面显示），模型车（包括车载电脑，铰接角等各类传感器，摄像头），以及无线通讯系统。
3.2 远程控制平台
远程控制台应该能够生成遥控控制指令并发送控制指令，设计合理的人机界面显示状态参数，从而完成远程操控。遥控控制指令是由远程控制台上的模拟量和开关量两种信号元器件形成。控制数据可变的用模拟量来表示，状态明确、无参数变化的控制指令用开关量来表示。根据铲运机的操控方式，可以将操作指令分为以下四类：
（1）状态设定指令 这是控制车辆行动状态的控制指令，通过按钮和旋钮来实现；（2）速度控制指令 用来控制车辆速度的指令，通过油门和制动踏板来实现车辆行驶速度的控制；（3）铲斗作业指令 铲运机作业需要操作铲斗动作，铲斗有翻转和举升两类动作，这些指令都是模拟量信号，通过操作台上的右手柄来实现；（4）转向控制指令 该指令为模拟量信号，表达驾驶员转向的意图，通过左手柄X轴来实现功能。
3.3 模型车
模型车依据实际铲运机设计成铰接车模型，采用四轮独立驱动。车载电脑采用的是联合工控的PPC-3000 车载加固平板电脑，它带有一路WIFI以太网接口和两路USB接口。利用以太网接口来接受控制台发送来的控制信号并传输回激光等传感器采集到的信号；车上主控制器通过I/O口检测到各传感器信号并通过CAN总线发送给车载电脑，车载电脑通过主控制器下达控制信号，从而控制各执行部件的动作，这些执行部件有四个轮边电机驱动系统，车载电气系统（包括车灯、顶灯、喇叭等设备）以及液压系统（铲斗工作的驱动电机以及转向推杆电机）。
3.4 无线通信
无线局域网的功能是实现车载电脑控制系统和远程控制台之间的无线通信，从而实现铲运机超视距遥控。无线网络由多个无线AP（ Access Point） 组成，这些AP的SSID名设置为一个，IP为同一个网段，信道间隔为5。模型车在楼道中行走时，车载电脑的无线网卡会扫描AP的信道并自动切换到信号最好的AP，通讯不会中断，切换所需时间为几毫秒。
4 软件的设计
控制软件是整个系统的核心部分，本系统的远程遥控软件可以分为两部分，一部分是远程控制台基于单片机STM32控制器的程序，这部分是为了采集操作机构输入信号，生成遥控指令，并通过RS232发送给上位机；另一部分是无线通讯程序，这是实现远程控制端上位机和车载电脑之间数据的接受和发送。
4.1 单片机STM32程序
本系统中采用的单片机的编程语言是C语言，选择的软件开发平台是IAR，在设计的远程操控系统中，有六路模拟输信号输入，分别是：控制铲斗姿态两路、控制车辆行驶转向两路以及控制车速和制动两路；四路开关量输入，包括左右手柄两个使能输入信号、急停信号以及自动/手动信号。根据输入的控制信号，单片机经过处理后将数据打包通过RS232发送出去，每帧共7个字节。上位机收到数据之后，如果校验正确，则返回数据0x11以表示数据传输无误，否则发送数据0x00以表示数据传输错误，要求重新发送。
4.2 无线通讯程序
通过网络编程来实现控制端上位机和车载电脑之间的通讯，采用C#编程语言，具体实现是采用基于TCP/IP协议的Windows Socket。为了保证通讯信息的稳定和可靠性，超视距遥控系统采用的是TCP协议。由于在服务器端和客户端两端，利用Socket套接字传输的是连续的字节数据，通讯双方并不知道传输而来的字节代表何种含义，因此必须在传输层定义自己的通讯协议，这样才能使传输的数据转换为有意义的信息。
5 实验
为了检验超视距系统的控制效果，对模型车进行了多次的场地遥控实验，实验场所为“L”型楼道。通过控制成车辆的启动、加速、恒速、制动、换挡和急停。实验表明，车辆在楼道中能够以超视距的方式实现驾驶，断开重连程序保证了车辆遇到无线网络信号不好的时候也能够进行操控。
实验结果说明，该超视距遥控操作系统具有良好的遥控驾驶功能，控制台对模型车完全可控，操作简便，能够按照设计生成正确的远程驾驶指令，能够满足安全性和可靠性的要求。
6 结束语
系统依据实际铲运机设计出远程操控系统和模型车，通过无线网络系统实现了远程控制。该模拟系统和实际系统的区别在于被控车辆工作环境不一样，实际铲运机工作于恶劣的井下，需要考虑通讯的稳定性和可靠性，这对于无线网络硬件和软件的搭建提出了更高的要求。本论文的研究对于实际超视距遥控技术具有良好的指导意义。
参考文献
[1] 战凯，顾洪枢，周俊武，等.地下遥控铲运机遥控技术和精确定位技术研究[J].有色金属，2009，61（1）：107-112.
[2] 李ノ，胡天友.地下铲运机遥控控制系统的研究[J].金属矿山，2008（10）：100-102.
论文摘要:分析了移动学习的对象、模式、特性、环境以及存在的不足,参考国内外移动学习的研究,对移动学习的发展前景进行了展望。
0前言
移动学习作为数字化学习(E-learning)中的一个分支,是又一个新的学习模式,是教育技术领域研究的又一个新热点,对我国教育界已经不是一个陌生的概念。如今伴随着无线通讯技术的迅猛发展,人们逐渐看到、感觉到移动学习存在的巨大潜力,因此如何将无线通讯技术应用于教育和培训的话题又渐渐升温。正如基更先生所指出的“,不是技术本身所固有的教育特性造就了远程教育和开放大学的成功,而是公众普遍拥有的技术造就了这种成功。”AlexzanderDye等人在它们的题为《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中对M-Learning(移动学习)给出了一个较具体的定义:移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点发生的学习,移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。
1移动学习的对象
移动学习的对象不仅仅局限于学生的学习,还推广到公司员工、没有受过良好教育又渴望学习的人等等,唯一的条件是他们必须拥有移动通讯设备。它的理念是让学习“随时、随地、随身”地发生。
(1)学生:在无线通讯发展迅速的今天,大部分的学生都拥有了电脑、手机等电子通讯工具。这就为移动学习提供了一个很好的条件,我们可以充分利用这个优势来弥补课堂学习中的不足。
(2)公司员工:对于公司而言,移动设备的齐全及其高级功能,使“随需应变”的“移动学习”变得可行。公司面临的最大挑战是如何将相关的信息和材料在最恰当的时间提供给员工,保持员工的工作投入和竞争力。而移动学习也可以方便地借助他们现有的设备来解决存在的问题。
(3)没有受过良好教育又渴望学习的人:这些人要么工作环境差,甚至很无聊,又没有机会参加任何社会组织的培训。但是他们共有的是移动电话,用它来发短信、聊天、玩游戏。移动学习就要借助他们的移动电话来激发他们学习的热情,给他们学习的机会,教给他们学习技能,让他们更好地就业。
2移动学习的基本模式
以移动电话为支撑的短消息模式:这是最基本也最普遍的模式,是正在运用和开发潜力最大的模式。
以互联网为支持的连接技术模式:移动学习是移动通信、网络技术和现代教育三者结合的产物。所以互联网的技术支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助这一技术基础。其主要的技术支撑是:WAP(WirelessApplicationProtocol)无线应用协议“;蓝牙”(Bluetooth)技术,一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连接线的短距离无线连接技术;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通过无线分组业务、3G通信协议等,从而为我们提供在台式和笔记本电脑上才能实现的功能,如收发E-mail、网页浏览、流媒体、多媒体信息等。
3移动学习的特性
(1)数字化:移动学习主要借助的是移动通讯和网络技术,它的数字化特性是由其自身所借助的设备和支持技术决定的,也正是由于网络的迅速发展,才更能够加快移动学习发展的步伐。
(2)即时性:移动学习能够给学生提供一个最宽松的环境,使你随时都能够与他人交流新的想法,把你思想的闪光点与他人分享。移动学习的核心特征就是让学习者能够体验学习的愉悦,让学习者能够在最佳的时间和地点进行学习。
(3)随意性:移动学习可以利用零散时间学习,可以在回家、旅途、商场等任何时间、任何地点随时进行学习。而如遇到什么疑难问题也可以借助手机短信与老师和同学联系,获得解答。
(4)学习环境是移动的:不论是传统学习还是网络学习,他们的学习环境都是固定的。而移动学习的一个最突出的特点就是它的环境的移动性。这样学习不再局限于一个固定的环境,实现了学习真正意义上的自主性。
4移动学习的环境
移动学习能否得到很好的应用和发展,与其环境也有很大的关系。它的环境是移动的,教师、研究人员、技术人员和学生都是移动的,这是不同于传统学习环境的一个特性。但是移动学习主要借助的是移动公司的短信服务和网络公司支持的移动设备,所以这个环境是非常重要的。在整个的过程中我们必须与移动通信公司及网络公司达成协议,为我们的移动学习提供良好的环境。
在构建移动学习的同时,还要注意在任何场所学习的可行性。人是环境中最重要的一个要素,这就要求学习者具备一定的自我控制能力和自主学习的能力。移动学习中的学习者在整个流程当中,要能够协调好与老师、同学、同事之间的关系,合理选择学习的方式,实现自己的有效学习。在这个环境中,物力、财力等因素也是要考虑的问题。移动学习毕竟需要的是手机和网络移动设备,这就提出了一个高于传统学习的条件。如今在大学中几乎实现了这样的条件,所以我们要能够利用便利的条件,发挥移动学习的作用,从而在实践中探索,达到移动学习的真正目的——随时随地随身地进行终身学习。
5移动学习存在的不足
(1)大多数研究者表示,PDA和WAP手机等移动设备只是目前在学习手段上的一种扩展,它们不能够替代现有的学习工具。更重要的是,并非所有的学习内容和学习活动都适合使用移动设备。
(2)网络学习中在线阅读时间过长,学习者的眼睛容易疲劳,也容易让学习者产生厌烦感。而利用手机来进行学习,其屏幕的大小、分辨率等对阅读也有很大的限制,并且如果在路途中,车子的晃动等外在条件也影响学习者学习的心情等。
(3)移动学习的运用时机也存在一定的问题,人在走路或在车上学习时,最好是运用收音机、随身听或MP3等进行语言的听力训练。这样也就不需要运用掌上电脑、手机等昂贵的移动设备,节约了学习成本。
(4)人文因素。在移动学习中我们经常考虑的是如何利用现有的设备进行有效的学习,而忽略了学习者的需求。如公司对员工进行培训时运用移动学习,不仅可以提高员工的工作效率,也节省了很多的成本。但是员工是否乐意学习,是否能达到培训的目的及产生一定的效果,这些问题都没有考虑过。
总而言之,移动学习的优势是有目共睹的,我们相信在利用各种设备的辅助之下开展的移动学习,也能够给我们的教育带来新的发展。但是,它的发展仍处在探索阶段,如何才能够发挥好它的内在优势,在解决技术、环境、物资财力等方面的基础上,更好地对学习者进行人文关怀,这都是我们应该关心的问题。因为教育的要旨是使全体学习者进行愉悦的、主动的学习,而不是被动的学习。这就需要我们在整个过程中进行有益的探索,真正实现移动学习随时随地随身”的终身学习目标。
参考文献:
