小型足球機(jī)器人的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種用于Robocup F-180小型組足球機(jī)器人比賽的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。包括發(fā)送端和接收端系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)及其軟件設(shè)計(jì)。給出了一種適應(yīng)于這套系統(tǒng)的通信協(xié)議，包括物理層的編碼設(shè)計(jì)、糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)和幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

    關(guān)鍵詞：串行通信 無線通信 機(jī)器人

足球機(jī)器人是一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集 密集型項(xiàng)目，融小車機(jī)械、機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化、單片機(jī)、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理、圖像處理與圖像識別、知識工程與專家系統(tǒng)、決策、軌跡規(guī)劃、自組織與自學(xué)習(xí)理論、多智能體協(xié)調(diào)以及無線通信等理論和技術(shù)于一體，既是一個(gè)典型的智能機(jī)器人系統(tǒng)，又為研究發(fā)展多智能體系統(tǒng)、多機(jī)器人之間的合作與對抗提供了生動(dòng)的研究模型。它通過提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)，使研究人員利用各種技術(shù)獲得更好的解決方案，從而有效促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。其聽理論與技術(shù)可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化流水線、救援、教育（www.xfhttp.com－雪風(fēng)網(wǎng)絡(luò)xfhttp教育網(wǎng)）等實(shí)踐領(lǐng)域，從而有效推動(dòng)國家科技經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展。機(jī)器人足球 從一個(gè)側(cè)面反映了一個(gè)國家信息與自動(dòng)化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)發(fā)展水平。

目前，國際上有機(jī)器人足球比賽分為兩大系列——FIRA和Robocup。本文所要論述的系統(tǒng)所應(yīng)用的F-180小型足球機(jī)器人比賽就是RoboCup系列中應(yīng)用較廣泛的一種。

F-180小型足球機(jī)器人足球比賽的示意圖如圖1所示，比賽雙方各有5名機(jī)器人小車在場上。足球機(jī)器人系統(tǒng)在硬件設(shè)備方面包括機(jī)器人小車、攝像裝置、計(jì)算機(jī)主機(jī)和無線發(fā)射裝置；從功能上分，它包括機(jī)器人小車、視覺、決策和無線通信四個(gè)子系統(tǒng)。

    其中無線通信系統(tǒng)是銜接主機(jī)和底層機(jī)器人不可缺少的一環(huán)，它必須保證從主機(jī)端到機(jī)器人底層之間的數(shù)據(jù)傳送是可靠的，從而使得機(jī)器人比較能夠順利流暢進(jìn)行。由于比賽雙方都有多個(gè)機(jī)器人同時(shí)在場地上跑動(dòng)，要求無線通信有一定的抗干擾性。無線通信系統(tǒng)的性能相當(dāng)程度上直接影響著機(jī)器人的場上表現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

比賽中從攝像頭來的視頻信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理之后得到控制小車用的數(shù)據(jù)信息，而無線通信系統(tǒng)的就是將這些數(shù)據(jù)信息及時(shí)準(zhǔn)確地送達(dá)場上的每一個(gè)機(jī)器人小車，系統(tǒng)采用廣播方式，各機(jī)器人根據(jù)特定標(biāo)志識別發(fā)給自己的有用數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行決策與行動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖2所示。

1.1 發(fā)送端的硬件設(shè)計(jì)

發(fā)送端主要用PIC16F877單片機(jī)實(shí)現(xiàn)編碼和對發(fā)射機(jī)的控制，計(jì)算機(jī)通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過PIC16F877編碼后再通過PTR3000無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

    所采用的PIC16F877單處機(jī)是MICROCHIP公司推出的8位單片機(jī)。采用

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