時間：2022-12-24 12:45:37
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比如在應(yīng)急指揮系統(tǒng)就存在著應(yīng)用需求。應(yīng)急指揮系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成應(yīng)急現(xiàn)場指揮功能，現(xiàn)有的應(yīng)急現(xiàn)場指揮系統(tǒng)體制基于K口通信方式，存在一個中心控制盒和若干個信息終端，中心控制盒和每路信息終端之間通過K口有線連接?；贙口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)必須具備一個中心控制盒，如果中心控制盒出現(xiàn)故障則整個系統(tǒng)無法完成正常通信功能。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中心控制盒必須與每路信息終端拉線完成互通，信息終端相互之間拉線完成與友鄰之間的通信。這樣一來，如果系統(tǒng)存在n個信息終端，則全系統(tǒng)拉線數(shù)將達到2n-1路。由此可見，基于K口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)存在可靠性低、布線繁瑣、控制方式復(fù)雜等缺陷。如果采用同線通信技術(shù)，則應(yīng)急指揮系統(tǒng)組網(wǎng)方式將大大簡化，在一對被復(fù)線上可以同時掛接多個通信終端設(shè)備，設(shè)備之間共享物理鏈路和帶寬，相互之間完全獨立不受影響?；谕€口的應(yīng)急指揮系統(tǒng)終端設(shè)備之間通過一對被復(fù)線并線即可完成全部的連接，任意終端之間能夠相互訪問，能夠完成話音數(shù)據(jù)的通播、選呼等功能。如果其中一路終端出現(xiàn)故障，并不會影響其他終端的通信功能。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，所有信息終端共享公共的物理線路和帶寬，只須一對線即可完成系統(tǒng)的通信組網(wǎng)功能。
采用同線技術(shù)的應(yīng)急指揮系統(tǒng)具有可靠性高、布線簡單、控制方式方便等優(yōu)點。同線通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要遵循電力線載波通信的基本體系結(jié)構(gòu)，在一對被復(fù)線上或二線電力線上同時掛接多個終端節(jié)點，每個節(jié)點都是半雙工通信的方式。
為了協(xié)調(diào)全系統(tǒng)節(jié)點間通信不沖突，設(shè)置其中一個節(jié)點為主節(jié)點，其余節(jié)點均設(shè)置為從節(jié)點，主節(jié)點定時發(fā)送令牌給其余節(jié)點，令牌中帶有節(jié)點編號。如果從節(jié)點接收到的令牌編號與本節(jié)點編號相同，則發(fā)送本節(jié)點語音和數(shù)據(jù)包，定時時間到以后，主節(jié)點更改令牌節(jié)點編號，允許下一節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，循環(huán)往復(fù)，直到所有節(jié)點都涵蓋。受系統(tǒng)帶寬限制，通信節(jié)點最多10個。同線通信系統(tǒng)硬件平成整體功能框架的搭建，圖四是同線通信系統(tǒng)硬件原理框圖。，ARM7處理器LPC2388處于系統(tǒng)的核心，通過它完成各個芯片的初始化，接收并轉(zhuǎn)發(fā)語音編碼壓縮數(shù)據(jù)、RS232異步串口數(shù)據(jù)、線路載波通信數(shù)據(jù)等。
在排故過程中應(yīng)該還注意這樣一些問題，在安裝高頻收發(fā)機和高頻耦合器時應(yīng)該特別注意收發(fā)機和耦合器之間兩根同軸電纜的鏈接線，這兩跟線很容易接反而造成高頻通信系統(tǒng)不工作。高頻收發(fā)機和高頻耦合器安裝在后設(shè)備艙內(nèi)，具置如圖2。
這種部件的布局可以說是CRJ-200飛機設(shè)計上的缺陷，因為在這個區(qū)域范圍內(nèi)鄰近APU，一號、二號液壓系統(tǒng)，滑油散熱系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)的ACM，這些系統(tǒng)都會出現(xiàn)滑油和液壓油的滲漏，長時間必然對該區(qū)域的安裝部件存在油污染的情況，高頻收發(fā)機和高頻耦合器之間有同軸電纜的連接，還有波導(dǎo)管等部件，長時間機器表面被大量的油污所覆蓋，這將會影響到機器的散熱，降低了機器本身的使用壽命。同軸電纜的接頭處也覆蓋了大量的油污，長時間慢慢滲透進入接頭內(nèi)，在實踐工作中也碰到拆裝高頻收發(fā)機和高頻耦合器時，發(fā)現(xiàn)同軸電纜接頭內(nèi)有少量的油污，這將導(dǎo)致高頻收發(fā)機和高頻耦合器信號傳輸出現(xiàn)衰減。這要求在安裝機器時對接頭的連接要特別注意。
對于CRJ-200飛機的高頻故障還可以根據(jù)FIM23-12-00來進行排故，但是要根據(jù)FIM來進行排故的話，在MDC（維護診斷計算機）的當前狀態(tài)頁必須出現(xiàn)和高頻相關(guān)的故障信息才能依據(jù)FIM進行排故，這也是CRJ-200飛機在FIM設(shè)計上存在的缺陷。在實際工作中大量的有關(guān)高頻的故障出現(xiàn)時，MDC的當前狀態(tài)頁是沒有任何信息出現(xiàn)的，那么我們是不是就束手無策，失去排故得方向了？如果有相關(guān)的信息，利用FIM是可以很方便地解決問題的，但是在沒有相關(guān)的信息指引時，就只能應(yīng)用上面筆者所總結(jié)的一些思路和經(jīng)驗來進行排故，也就是說在故障現(xiàn)象很模糊的情況下，運用高頻收發(fā)機和高頻耦合器的工作原理和自身特點來進行排故是一個很好的方法，能快速確認故障點及時排除故障。
2基于循環(huán)前綴的短時頻偏估計
由上述分析可知，頻偏的存在和信道的影響會使得接收序列Y（k）不等于發(fā)送序列X（k），同時會產(chǎn)生子載波間的干擾。因此必須在FFT處理前進行頻偏和信道的估計與補償。本文利用循環(huán)前綴進行短時頻偏估計，即在一個FFT數(shù)據(jù)幀內(nèi)進行估計。該方法比利用導(dǎo)頻的頻偏估計具有更好的實時性，更適合于高速和超高速移動場景。在頻偏估計中還需考慮多徑傳輸問題。多徑信道的時延會導(dǎo)致上一個數(shù)據(jù)符號“污染”下一個數(shù)據(jù)符號的循環(huán)前綴。假定等效基帶信號的最大多徑時延為L，即循環(huán)前綴的前L個數(shù)據(jù)中有多徑干擾。為了降低頻偏估計誤差，實際計算時（11）式修正為。
3仿真結(jié)果與分析
為了驗證本文頻偏信道聯(lián)合估計的算法性能，采用Matlab軟件構(gòu)建超高速移動OFDM系統(tǒng)通信平臺，結(jié)合典型城市信道的實際傳輸條件設(shè)計了如下仿真無線信道仿真參數(shù)：高速OFDM系統(tǒng)共有256個子載波，系統(tǒng)采用16QAM調(diào)制，采用塊狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，循環(huán)前綴CP＝64。信道多徑數(shù)為5，各徑時延在0～12μs均勻分布，各徑功率（τi）按e－τi／τmax衰減，其中τi為第i路徑時延。本文中均方根時延τrms取為4μs。
3．1頻偏估計誤差影響實驗為了驗證多普勒頻偏估計誤差對于傳統(tǒng)信道估計算法的性能影響，設(shè)計驗證實驗，設(shè)置系統(tǒng)信噪比SNR－dB＝20dB，系統(tǒng)頻偏為800Hz，多普勒頻偏估計誤差從0Hz每次增加20Hz一直到200Hz，觀察各個多普勒頻偏對信道估計性能的影響。實驗結(jié)果如圖3所示。圖3所示使用傳統(tǒng)的LS算法和LMMSE算法進行信道估計，在多普勒頻偏誤差為0Hz時，信道估計誤碼率較小，估計性能好。隨著多普勒頻偏估計誤差增加，信道估計性能急劇惡化，在多普勒頻偏為200Hz時，2種信道估計算法誤碼率都在0．07左右，此時信道估計的誤碼率已經(jīng)不能滿足信道估計的誤碼率要求。通過實驗可以驗證多普勒頻偏對信道估計性能影響較大，在多普勒頻偏較大時，傳統(tǒng)的信道估計的誤碼率較大，估計性能不能滿足實際傳輸需求。通過該實驗可知較小的多普勒頻偏估計誤差對OFDM系統(tǒng)產(chǎn)生較大的性能惡化，本文設(shè)計的實時頻偏可以實際估計頻偏變化，大大提高頻偏估計的實時性和準確性。
3．2頻偏估計算法性能驗證為了驗證基于循環(huán)前綴的頻偏估計性能，進行了Moose算法、SC算法和本文的頻偏估計的對比實驗，設(shè)置系統(tǒng)的歸一化頻偏為0．1時3種算法的頻偏估計均方誤差（LMMSE）的對比實驗，實驗結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，Moose算法的頻偏估計性能最好，本文算法和性能較好的SC算法性能差異不明顯。本文算法是盲估計算法，利用循環(huán)前綴的冗余信息，相比于SC算法、Moose算法，不需要訓(xùn)練序列，降低了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)利用率，且能夠和傳統(tǒng)信道估計的算法相結(jié)合，不需要改變信道估計的導(dǎo)頻序列，綜上本文的算法性能較好。但本文算法是基于循環(huán)前綴的，故對循環(huán)前綴的數(shù)量有要求，本文循環(huán)前綴長度是數(shù)據(jù)符號長度的1／4。上述實驗過程驗證了多普勒頻偏對于信道估計的影響，通過分析實驗結(jié)果，本文設(shè)計的頻偏估計算法具有較好的估計性能。
2數(shù)據(jù)交換
數(shù)據(jù)交換出現(xiàn)于上世紀九十年代，它是一種標準數(shù)據(jù)傳輸方式，已經(jīng)在國內(nèi)外的眾多行業(yè)中得到了應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果，因為數(shù)據(jù)交換的自動化處理能力較大，盡管涉及了較大的用戶范圍，但是依然能夠較好的保障數(shù)據(jù)處理的正確性，所以，數(shù)據(jù)交換在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景也是比較大的。本文接下來以面向區(qū)域醫(yī)療的臨床數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)設(shè)計為例，研究其實際應(yīng)用。一方案整體架構(gòu)醫(yī)療機構(gòu)內(nèi)部系統(tǒng)較低的集成水平，導(dǎo)致醫(yī)療機構(gòu)與區(qū)域醫(yī)療中心的信息交換的可靠性與實時性特點表現(xiàn)的不夠明顯，為了能夠更好的實現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)交換和共享，所以設(shè)計了面向區(qū)域醫(yī)療的臨床數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，整體架構(gòu)如圖1所示：從圖1中我們可以看出，在這一臨床數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中，主要包含兩部分，一是區(qū)域醫(yī)療邊界網(wǎng)關(guān)，二是數(shù)據(jù)交換標準化接口。其中，區(qū)域醫(yī)療邊界網(wǎng)關(guān)是通過集成平臺提供的SQL、File、FTP等接口,將EMR、LIS、PACS、藥庫系統(tǒng)等進行信息集成，從而形成一套有效的醫(yī)療信息元數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療的各項需求，在文件服務(wù)器中存儲整個過程中出現(xiàn)的圖像、文件等，為本系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)交換標準化接口主要是利用集成平臺與MML標準，實現(xiàn)上述醫(yī)療信息元數(shù)據(jù)的標準化，通過運用區(qū)域醫(yī)療中心的集成平臺,對標準文件進行解析，并在區(qū)域醫(yī)療區(qū)域數(shù)據(jù)庫中進行存儲，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和共享。二數(shù)據(jù)獲取方式設(shè)計數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)是系統(tǒng)中的集成平臺的設(shè)計，通過它來獲取各種醫(yī)囑、文書等關(guān)鍵信息，并在特定的數(shù)據(jù)庫中進行保存，通過集成采集掛號、EMR、PACS、等異構(gòu)系統(tǒng)中的離散數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫表中進行存儲。通過面向區(qū)域醫(yī)療的臨床數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計及以上分析，充分證明了數(shù)據(jù)交換技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。
3電子郵件
隨著通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新與進步，以及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在人們目前的工作、生活中計算機已經(jīng)成為一種不可或缺的交流工具，電子郵件（E-mail）已經(jīng)基本上取代了傳統(tǒng)的書信。通過E-mail進行信息交流僅能夠?qū)魉驼叩奈淖中畔⒖焖賯鬟f，還能夠傳輸生動的圖片、音樂、視頻等數(shù)據(jù)信息，而且，E-mail還可以通過群發(fā)功能將同一信息快速傳遞給多個人，大大提升了信息傳遞效率，也節(jié)約了傳遞者的時間，提高了他們的工作效率。電子郵件的這些優(yōu)點都決定了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，它操作簡單方便、傳輸信息準確可靠，并具備郵件接受自動提醒功能，醫(yī)生以及醫(yī)院之間通常會使用E-mail作為其主要通信方式，甚至在一些醫(yī)院信息管理以及辦法自動化系統(tǒng)中，內(nèi)部信息交流的基本通信方式就是使用E-mail。
4遠程醫(yī)療
遠程治療是指利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和電子計算機等多媒體來實現(xiàn)遠程臨床診治。從其定義來看，遠程醫(yī)療實現(xiàn)的最基本條件就是網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)了解病人的基本信息及病情，并通過計算機技術(shù)，進行遠程指導(dǎo)與治療，從而大大節(jié)約了診治所需的時間。比如，遠程手術(shù)就是專家及醫(yī)生通過運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)觀察和了解病人圖像和聲音，再利用現(xiàn)代醫(yī)療器械對病人實施遠程遙控手術(shù)，從而在危急時刻，在最短的時間內(nèi)挽救病人生命；再比如遠程聯(lián)合會診，各個專家不必在同一地點出現(xiàn)，而可以直接通過計算機遠程技術(shù)，讓身處不同地方的專家同時清楚地觀察到病人的病情，并能夠?qū)崿F(xiàn)專家間的相互溝通。
2項目建設(shè)目標
（1）建立信息通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修體系，基于現(xiàn)有信息通信設(shè)備狀態(tài)檢修工作開展的前提下實現(xiàn)軟件、軟件與硬件構(gòu)成的系統(tǒng)的狀態(tài)檢修體系的建立。（2）建立IMS、一體化安全運維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)軟件的監(jiān)測數(shù)據(jù)接入。（3）構(gòu)建軟件、系統(tǒng)的評價指標體系，結(jié)合軟件和系統(tǒng)特點實現(xiàn)評價指標抽取、評價指標分類及評價方法的制定。（4）建立系統(tǒng)評價模型，從業(yè)務(wù)系統(tǒng)評價、支撐系統(tǒng)評價和綜合系統(tǒng)評價三個層面形成系統(tǒng)層面的評價體系。（5）形成系統(tǒng)風險評估機制，根據(jù)狀態(tài)評價結(jié)果及風險評估參數(shù)對設(shè)備和系統(tǒng)兩個層面進行風險評估，并計算出相應(yīng)的資產(chǎn)損失、系統(tǒng)性能下降風險和數(shù)據(jù)丟失等安全風險。（6）基于設(shè)備和軟件的在線監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)，結(jié)合項目對系統(tǒng)各組成設(shè)備和軟件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，智能分析系統(tǒng)故障原因，軟硬結(jié)合實現(xiàn)系統(tǒng)故障診斷并給出輔助處理建議。
3項目研究路線
一是進行項目范圍定義及相關(guān)關(guān)鍵概念的歸納總結(jié)，形成系統(tǒng)的典型構(gòu)成、信息通信系統(tǒng)概念、信息通信系統(tǒng)狀態(tài)檢修工作等內(nèi)容界定。二是全面調(diào)研現(xiàn)有信息通信設(shè)備、軟件和系統(tǒng)現(xiàn)狀，實現(xiàn)對其關(guān)聯(lián)關(guān)系、組成結(jié)構(gòu)的分析，建立相應(yīng)模型分類。三是研究探索軟件及系統(tǒng)評價模型和方法，建立相應(yīng)指標體系、評價流程以及設(shè)備/軟件和系統(tǒng)的評價影響模型。四是研究軟件與系統(tǒng)風險評估模型。五是研究軟件及系統(tǒng)的故障診斷方法，結(jié)合設(shè)備和軟件的監(jiān)測數(shù)據(jù)和故障情況，為系統(tǒng)故障和異常的預(yù)警分析提供細化處置建議。六是嚴格項目管理，制定可行的項目管控措施。
2工作原理
欲監(jiān)測和保護藏羚羊，就要建立一個完善的控制管理系統(tǒng)。首先藏羚羊自身的體溫和心跳的信息轉(zhuǎn)化成虛擬信息傳遞到無線傳感器，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換把虛擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，運用GPRS技術(shù)傳遞到一些基站，這些基站通過信息的整合后，傳遞給監(jiān)控中心，該系統(tǒng)根據(jù)藏羚羊的心跳和體溫來判斷其位置和是否安全。傳感器設(shè)置最高的體溫和最低的體溫，最大的心跳頻率和最小的心跳頻率；CC2431完成信息的轉(zhuǎn)換，GPRS無線通信完成數(shù)據(jù)的遠距離傳輸，監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)信息進行收集和分析，給出一些判斷。
熱釋電紅外傳感器和反射式光電傳感器有四種測量信號報警上限信號Ps,報警下限信號Px,正常上限信號Pu,正常下限信號Pd。這四個測量信號把藏羚羊的安全分為三個區(qū)域。安全區(qū)：Pd<P<PsorPx<P<Pd；警戒區(qū)：P>Ps；危險區(qū)：P<Px；（1）若藏羚羊的心跳和體溫大于正常下限小于報警上限或者大于報警下限小于正常下限，說明藏羚羊在正常的活動，它們是安全的；（2）若藏羚羊的心跳和體溫大于它的報警上限，這說明藏羚羊有兩種可能，一種是藏羚羊大規(guī)模的遷徙；另一種是受到盜獵人的追趕，在拼命地逃生。（3）若藏羚羊的心跳和體溫小于報警下限，這說明藏羚羊有危險，盜獵人獵殺了藏羚羊死以后溫度下降，這時需要最近的藏羚羊保護人員采取相應(yīng)的措施保護它。通過傳感器傳遞的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)藏羚羊保護的及時性和有效性，同時減少了資金的投入、能源的消耗。因為藏羚羊是恒溫動物，它會根據(jù)外部的溫度調(diào)節(jié)自身的體溫一直維持在相對穩(wěn)定地范圍內(nèi)，這樣不管是白天還是夜晚都能夠無偏差的監(jiān)測藏羚羊的安全情況。還能夠通過藏羚羊的活動路線和范圍，使得人們對于藏羚羊的遷徙和生活范圍有更精確地了解和認識，也有利于在遷徙的過程中和生活的范圍內(nèi)，實施一些人為的保護措施。
在疆內(nèi)超長距離光傳輸系統(tǒng)中最常用的配置就是光信號入SDH設(shè)備配合后向拉曼、預(yù)放PA、解碼器OEO，在出SDH光板之前配置前向拉曼、功放BA和編碼器OEO。從煙墩750kV站至沙洲750kV站光傳輸系統(tǒng)典型配置中可以看出從SDH設(shè)備至線路中間經(jīng)過了多個跳接點，跳接點越多故障概率就會越高，所以除了兩站點間的線路光纜和跳纖，光放設(shè)備運行穩(wěn)定性也決定兩站點間光路穩(wěn)定性。在長距離傳輸中功放和預(yù)放直接搭配使用較多，比如傳輸距離為220公里的鳳凰750kV站至達坂城750kV站便是采用功放和預(yù)放直接搭配。在2013年多次出現(xiàn)因為中間某個設(shè)備（編、解碼OEO，BA、PA，前向、后向拉曼）故障而出現(xiàn)光路異常。傳輸距離為270公里的吐魯番變至金沙中繼站出現(xiàn)兩次因為編解碼OEO故障而引起的光路異常，搶修中通過更換故障設(shè)備消除該異常。所以光放設(shè)備的穩(wěn)定性關(guān)系著整個通信網(wǎng)的穩(wěn)定運行，對采購的光放設(shè)備必須要求可靠性高。
2遙泵技術(shù)
遙泵技術(shù)其實就是摻鉺光纖放大技術(shù)，摻鉺光纖被熔接在傳輸光纜的適當位置，通過在某站端發(fā)送較大功率的泵浦光，在光纖傳輸后經(jīng)過合波器進入摻鉺光纖，并激勵摻鉺光纖中的鉺離子，最終在線路中將光功率放大[2]。遙泵為無緣設(shè)備可以放在光纜任何位置，在該技術(shù)中，大功率的泵浦源必不可少，泵浦源的穩(wěn)定性決定了整個傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。泵浦放大器對光纜的性能要求較高，在大于250公里的傳輸鏈路中就可以考慮使用遙泵技術(shù)。2014年初在疆內(nèi)吐巴線路中興OTN設(shè)備光路搭建中就使用了遙泵，為了降低損耗，入站光纜在光配內(nèi)不經(jīng)過法蘭跳接，而直接將纜芯和尾纖熔接，以減少跳接點的損耗和大功率的光對尾纖接頭損害，以減少故障的發(fā)生。前后遙泵放大配置方案如圖1所示。
3超低損耗
光纜可以在超長距傳輸中可以明顯延長光傳輸?shù)木嚯x，能夠進一步減少中繼站的設(shè)立，從而減少和優(yōu)化光路子系統(tǒng)（拉曼放大器等）的配置，進而減少故障點。
足球機器人是一個極富挑戰(zhàn)性的高技術(shù)密集密集型項目，融小車機械、機器人學(xué)、機電一體化、單片機、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實時數(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，既是一個典型的智能機器人系統(tǒng)，又為研究發(fā)展多智能體系統(tǒng)、多機器人之間的合作與對抗提供了生動的研究模型。它通過提供一個標準任務(wù)，使研究人員利用各種技術(shù)獲得更好的解決方案，從而有效促進各個領(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)、自動化流水線、救援、教育等實踐領(lǐng)域，從而有效推動國家科技經(jīng)濟等方面的發(fā)展。機器人足球從一個側(cè)面反映了一個國家信息與自動化領(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小型足球機器人足球比賽的示意圖如圖1所示，比賽雙方各有5名機器人小車在場上。足球機器人系統(tǒng)在硬件設(shè)備方面包括機器人小車、攝像裝置、計算機主機和無線發(fā)射裝置；從功能上分，它包括機器人小車、視覺、決策和無線通信四個子系統(tǒng)。
其中無線通信系統(tǒng)是銜接主機和底層機器人不可缺少的一環(huán)，它必須保證從主機端到機器人底層之間的數(shù)據(jù)傳送是可靠的，從而使得機器人比較能夠順利流暢進行。由于比賽雙方都有多個機器人同時在場地上跑動，要求無線通信有一定的抗干擾性。無線通信系統(tǒng)的性能相當程度上直接影響著機器人的場上表現(xiàn)。
1系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)
比賽中從攝像頭來的視頻信號經(jīng)過計算機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)信息及時準確地送達場上的每一個機器人小車，系統(tǒng)采用廣播方式，各機器人根據(jù)特定標志識別發(fā)給自己的有用數(shù)據(jù)，從而進行決策與行動。整個系統(tǒng)的框圖如圖2所示。
1.1發(fā)送端的硬件設(shè)計
發(fā)送端主要用PIC16F877單片機實現(xiàn)編碼和對發(fā)射機的控制，計算機通過串行口發(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單處機是MICROCHIP公司推出的8位單片機。采用RISC指令系統(tǒng)和哈佛總線結(jié)構(gòu)，最高運行的時鐘頻率可達20MHz，因而指令運行速度快。它有很寬的工作電壓范圍，可直接與3.3V的PTR3000無線通信模塊配合使用。
TR3000無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊是一種半雙工收發(fā)器，采用NORDIC公司的nrf903無線收發(fā)芯片，工作頻率采用國際通用的數(shù)傳頻段ISM，頻段915MHz，工作頻率可以在902MHz～928MHz可變。采用GMSK調(diào)制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制。靈敏度高，達到-100dBm，最大發(fā)射功率+10dBm，工作電壓為2.7V～3.3V。它最多有169個頻道，可滿足需要多頻道的場合，最高數(shù)據(jù)速率可達76.8kbps。因而完全可以滿足小型組機器人通信的數(shù)傳速率與距離的需要。
本系統(tǒng)中PIC16F877就是采用20MHz的時鐘信號，能夠滿足即時收發(fā)數(shù)據(jù)以及編碼的需要。整個系統(tǒng)中包含兩種電源，無線通信模塊的電源為3.3V，而MAX232又需要+5電源。信號線的連接也要考慮兩種電平的匹配問題，在必要的地方要加上電平轉(zhuǎn)換電路。
首先單片機要接收來自計算機端的數(shù)據(jù)，計算機串口輸出的信號經(jīng)過MAX232由232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。但是由于單片機采用3.3V電平，因而MAX232輸出的信號需經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換才能輸入單片機，電平轉(zhuǎn)換可以采用TI公司提供的典型電平匹配電路（見圖3），也可采用74LVCXX系列邏輯門來轉(zhuǎn)換。
由于PIC16F877只有一個異步串行口，因而要通過16C550通用同步異步收發(fā)器（USART）芯片來擴展一個異步串行口。這樣就可以保證從計算機串口輸出的數(shù)據(jù)與無線通信的數(shù)據(jù)速率不同，從而使原始數(shù)據(jù)經(jīng)過通信編碼及打包數(shù)據(jù)量增加之后也能及時傳送，并且在必要時也能將接收數(shù)據(jù)送回計算機端，實現(xiàn)半雙工通道。系統(tǒng)的電路圖如圖4。從圖4可以看出PIC單片機采用并口對16C550進行初始化配置。由于16C550共有10個寄存器，且占用了8個地址，因而PIC單片機用RA0、RA1、RA2三個通用I/O口做地址線選擇16C550的各個寄存器。單片機可以不斷通過RB1、RB2引腳檢測TXRDY、RXRDY信號獲知ST16C550是否接收到數(shù)據(jù)，還是已經(jīng)發(fā)送了數(shù)據(jù)。還可以通過把16C550設(shè)置成中斷方式使每接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)便產(chǎn)生一次中斷使INT信號有效，單片機進入中斷處理程序，從而使單片機的執(zhí)行效率更高。
單片機通過自帶的異步串行口輸出數(shù)據(jù)到PTR3000通信模塊。由于nrf903芯片接收和發(fā)送數(shù)據(jù)共用一個引腳，因而需要其他電路來解復(fù)用。最簡單的方法就是在單片機的TX引腳先接一個10kΩ的隔離電阻，再與RX和PTR3000的DATA引腳相連。但是這種方法有兩個缺點，它會造成發(fā)送的數(shù)據(jù)串入到單片機的接收引腳中，另外發(fā)送信號的驅(qū)動能力受到了極大的限制。因此，本系統(tǒng)采用了74HC244三態(tài)緩沖器作為隔離（見圖4中虛線框內(nèi)所示），并且通過單片機的RB4控制收發(fā)狀態(tài)，因而在半雙工方式下發(fā)送信號與接收信號可以互不干擾地傳送。
對于通信模塊工作狀態(tài)的控制主要包含表1所列的這幾個信號，通過單片機的普通I/O口即可控制。
表1PTR3000工作工作模式配置表
PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS
正常工作:接收0000
正常工作:發(fā)射0010
掉電模式01XX
待機模式10XX
1.2發(fā)送端的軟件設(shè)計
當系統(tǒng)復(fù)位時，單片機首先要對PTR3000無線通信模塊和16C550的寄存器進行編程初始化。PTR3000的初始化編程是通過同步串行信號進行的，總共有三個信號CFG_CLK、CS和CFG_DATA，分別連接到單片機RC3、RB7、RC5引腳。PIC16F877單片機本身就有同步串行口功能模塊，但是由于PTR3000的同步串行數(shù)據(jù)位為14位，并非整數(shù)字節(jié)，而且14位數(shù)據(jù)必須一次初始化完成，因此實際通過普通的I/O口編程來實現(xiàn)這14位的同步串行信號更方便一些。在整個初始化期間CS信號必須一直為高電平。這14位初始化字的定義見表2。在初始化同步串行信號輸出時最高有效位在先。在對PTR3000編程前先其狀態(tài)為接收狀態(tài)以免在其他頻率造成無線干擾，編程完成后就可以將狀態(tài)改為發(fā)射狀態(tài)了。
表2PTR3000初始化控制字各位定義
Bit參數(shù)名稱符號參數(shù)
位數(shù)
0～1頻段FB必須為了10(表示為選擇頻段915±13MHz)2
2～9頻點CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)
10～11輸出功率POUT發(fā)射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2
12～13時鐘分頻輸出Fup"00"=>Fup=fxtal
"01"=>Fup=fxtal/2
"10"=>Fup=fxtal/4
"11"=>Fup=fxtal/82
接下來對16C550的初始化設(shè)置。由于PIC16F877自身的并行口對16C550進行初始化編程設(shè)置各個寄存器，需要注意的只是在輸出每一個字節(jié)之前先要通過RA0～RA2輸出相應(yīng)字節(jié)的地址信號。在初始化設(shè)置時將16C550的波特率設(shè)置低于76.8kbps，以保證接收的數(shù)據(jù)能夠通過PTR3000即時發(fā)送。
1.3接收端的硬件設(shè)計
接收端裝在每個機器人小車上，由于機器人小車的控制采用DSP控制器TMS320LF2407，因而在接收端PTR3000無線通信模塊就采用TMS320LF2407來控制。通過PTR3000接收的數(shù)據(jù)直接輸入DSP，由DSP進行解碼，從而做出決策和發(fā)出控制信號。因而無線通信系統(tǒng)的接收端電路相對發(fā)送端要簡單得多，只需用TMS320LF2407代替發(fā)送電路中的單片機與PTR3000模塊相連接即可。PTR3000的初始化編程也就由2407的普通I/O口來實現(xiàn)，只不過在初始化編程之后依舊保持PTR3000處在接收狀態(tài)。
2協(xié)議的設(shè)計
2.1物理層的編碼設(shè)計
物理層的編碼設(shè)計要根據(jù)所采用的物理器件和物理信道的特性來決定。本系統(tǒng)采用PTR3000無線通信模塊在接收模塊中為了獲得0直流電平就需要在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中邏輯“0”和邏輯“1”的數(shù)量相等。只有滿足上述條件接收部分才會獲得很高的接收正確率。長時間空閑也會導(dǎo)致接收部分的0直流電平漂移，因為長時間的空閑實際上一直發(fā)送的是邏輯“1”。
由于PTR3000的這些特性，很自然就想到采用曼徹斯特編碼（Manchester）（也稱為數(shù)字雙向碼（DigitalBiphase）或分相碼（Biphase,Split-phase）。它采用一個周期的方波表示“1”，而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正負周期各占一半，因而信號中不存在直流分量。在異步串行通信中有一個起始位“0”，因此將停止位“1”長度也設(shè)為一位，這樣在一個字節(jié)共10位信號中也就不存在直流分量了。只是加了曼徹斯特編碼之后原來一個字節(jié)的數(shù)據(jù)現(xiàn)在要兩個字節(jié)才能傳送。
圖4
有一些數(shù)字節(jié)，不會在進行曼徹斯特編碼之后的數(shù)據(jù)串口出現(xiàn)，但是在一個字節(jié)中也具有0直流分量的特性，也有很高的接收正確率。這類數(shù)據(jù)字節(jié)如：0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。從碼型看來其中0xF0碼型定時性能是最好的（其碼型見圖5），它很容易使異步接收器達到同步并且不會發(fā)生錯誤。由于0xF0的這種特性就可以用它做同步碼元，在空閑的時間內(nèi)通信系統(tǒng)就通過一直發(fā)送同步碼元，使接收端保持同步，而且也可以保持接收模塊的0直流電平狀態(tài)。
2.2糾錯編碼設(shè)計
為了在有一定外界干擾的情況下，保證主要與機器人之間的無線通信依然穩(wěn)定可靠，必須采取一定的抗干擾措施，這可以采用糾錯編碼來實現(xiàn)。可以選擇糾錯編碼方案有（14，8）分組碼、（7，4）分組碼和循環(huán)碼，需要使用兩字節(jié)的長度發(fā)送一字節(jié)的有效信息；（5，2）分組碼和循環(huán)碼，交錯碼、（21，8）分組碼和縮短循環(huán)碼、（21，9）BCH碼、（21，12）BCH碼，需要使用三字節(jié)的長度發(fā)送一字節(jié)的有效信息。
系統(tǒng)中使用了（7，4）分組碼，并在實際中取得了較好的效果。它的構(gòu)成方式如下：
假定不做任何處理的原碼格式為：
其高四位的監(jiān)督碼為：
A2A1A0
其低四位的監(jiān)督碼為：
B2B1B0
則編碼后成為兩個byte長度：
1X7X6X5X4A2A1A0
0X3X2X1X0B2B1B0
其中每個字節(jié)的最高位作為標志位，用于表示高四位和低四位，高四位用“1”做標志，低四位用“0”做標志。接收端通過檢測標志進行重組和解碼。對于譯碼基本方法有維特比譯碼和使用監(jiān)督矩陣譯碼，可根據(jù)具體的編碼方案靈活選用。
2.3幀格式設(shè)計
一般數(shù)據(jù)幀包括幀頭、機器人標識、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)校驗、保留字節(jié)等內(nèi)容，通常按照下面的格式排列：
幀頭機器人標識數(shù)據(jù)保留字數(shù)據(jù)校驗
2移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化發(fā)展趨勢
數(shù)據(jù)分析與處理智能化、自動化以及一體化，是移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要發(fā)展趨勢，具體而言，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
2.1開發(fā)數(shù)據(jù)一體化分析與處理系統(tǒng)在優(yōu)化移動通信網(wǎng)絡(luò)的過程中，可以使用多種技術(shù)和工具。但不同類別工具所具備的功能有所差別，倘若技術(shù)人員不能對這些工具進行有效的整合使用，就無法充分發(fā)揮移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的實施效果。對此，系統(tǒng)供應(yīng)商應(yīng)該與運營商之間形成穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系，將系統(tǒng)和環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，開發(fā)出數(shù)據(jù)一體化分析與處理軟件系統(tǒng)，促使海量數(shù)據(jù)的處理工作更加簡便、高效、快捷，從而減少網(wǎng)絡(luò)維護人員的工作量、降低工作難度，使得維修管理人員可以將更多的精力投入于系統(tǒng)與環(huán)境的深層次優(yōu)化工作中，促使移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標的實現(xiàn)。
2.2開發(fā)職能輔助數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)在移動網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化整個工作過程，數(shù)據(jù)分析優(yōu)化屬于最難的環(huán)節(jié)。由于移動通信網(wǎng)絡(luò)在運行過程涉及到的數(shù)據(jù)量非常大，因而需要借助多種技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理。在此過程中，難度最大的在于挖掘這些數(shù)據(jù)信息之間存在的關(guān)聯(lián)性，并通過分析、篩選，提取出數(shù)據(jù)庫中的有用信息。對此，在未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作過程中，應(yīng)該注重開發(fā)智能輔助數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，幫助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員快速掌握數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，為優(yōu)化整體改造方案，提供有效的輔助決策功能。
2.3開發(fā)自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)系統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在具備輔助決策功能之后，有效地增強了數(shù)據(jù)分析與處理結(jié)果的精確度，但這并不是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的終點，其進一步優(yōu)化的空間仍然很大。在此階段，相關(guān)人員可以開發(fā)自動調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)系統(tǒng)，優(yōu)化OMC系統(tǒng)配置功能，使其能夠自動調(diào)整各項參數(shù)系統(tǒng)。如此有助于增強移動網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)環(huán)境參數(shù)變化的能力，從而為用戶提供高質(zhì)量的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
公司通信系統(tǒng)的軟件變更主要涉及應(yīng)用軟件的變更，大部分是對現(xiàn)有功能、數(shù)據(jù)的調(diào)整，如電話號碼的變更、使用權(quán)限的變更、使用功能的變更等。對于此部分的變更管理，目前公司管理程序僅對全廠性的行政電話、IP地址、軟件權(quán)限的變更管理進行了規(guī)定，對于各生產(chǎn)廠、部內(nèi)部使用的指令電話、調(diào)度電話、工業(yè)電視等通信系統(tǒng)的功能、數(shù)據(jù)變更未納入公司管理程序，集中管理。
1.2硬件
公司通信系統(tǒng)硬件設(shè)備的變更，主要包括：通信設(shè)備的新增、拆除、移位、結(jié)構(gòu)調(diào)整等。目前均參照公司管理程序執(zhí)行。近2年各單元變更申請數(shù)量大約為25件。而通信系統(tǒng)硬件部分的變更，也是現(xiàn)階段通信系統(tǒng)變更的主要內(nèi)容。
2變更因素分析
綜合上述公司通信系統(tǒng)變更管理的現(xiàn)狀，有以下一些原因或因素造成了這些變更的發(fā)生：在軟件變更方面，主要有以下的幾點因素所致：第一，用戶生產(chǎn)工藝、產(chǎn)線流程等變更，導(dǎo)致軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的變更。第二，公司各廠、部組織機構(gòu)、辦公地點、人員配置的變更等，導(dǎo)致使用權(quán)限的變更。第三，供應(yīng)商提供服務(wù)的變更。此種變更發(fā)生幾率很小。在硬件變更方面，縱觀近二年的通信系統(tǒng)變更申請情況，存在的主要因素有如下幾點：其一，設(shè)計不夠完善。其主要體現(xiàn)在工程建設(shè)期間終端布點的缺失、設(shè)備選型與實際環(huán)境和工藝條件的不符、設(shè)備安裝位置與實際需求不符等。如90%的電話類變更都是由于工程建設(shè)期間終端布點缺失所致；近30%的視頻類變更是由于設(shè)備安裝位置與實際需求不符而提出的。其二，需求提出不明確。系統(tǒng)搭建前期，由于用戶對系統(tǒng)整體功能認識的不全面，或是理解上的偏差，導(dǎo)致其需求提出的可行性、完整性存在問題。其主要體現(xiàn)在大量的新增接入點、監(jiān)控點需求。其三，使用環(huán)境的變化。在系統(tǒng)穩(wěn)定運行一段時間后，可能會出現(xiàn)由于關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)施發(fā)生變化而被迫發(fā)生變更的情況。
3建議措施
2遠方監(jiān)控系統(tǒng)
沅陵遠方集控計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科技有限公司開發(fā)的全開放、分層分布式H9000V4.0系統(tǒng)由一（兩）套數(shù)據(jù)采集服務(wù)器群、兩臺操作員站、一臺工程師站、一臺培訓(xùn)工作站、一臺語音報警站、一臺報表服務(wù)器、兩臺遠動工作站、一臺廠內(nèi)通信工作站（用于基地內(nèi)通信）和兩臺Ⅰ區(qū)核心交換機組成。集控側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)同樣采用雙冗余配置并與電廠側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在功能上完全對等且互為備用，形成一套完整的監(jiān)控系統(tǒng)。沅陵基地監(jiān)控網(wǎng)通過PTN及光纖直連兩個1000Mb不同的通信通道與鳳灘廠區(qū)的監(jiān)控計算機系統(tǒng)通信，預(yù)留1000MbSDH通道為應(yīng)急冷備用通道，形成完整監(jiān)控網(wǎng)，控制以沅陵基地的系統(tǒng)為主，前方的系統(tǒng)備用，實施遠程監(jiān)視與控制。根據(jù)電監(jiān)會安全[2006]34號文《電監(jiān)會關(guān)于主機加固的規(guī)定》，電廠監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的主服務(wù)器，以及網(wǎng)絡(luò)邊界處的通信網(wǎng)關(guān)、WEB服務(wù)器等，應(yīng)該使用安全加固的操作系統(tǒng)，采用專用軟件強化操作系統(tǒng)訪問控制能力。故本期共配置了5套操作系統(tǒng)加固軟件以滿足系統(tǒng)安全防護的要求。遠方監(jiān)控系統(tǒng)沒有采用傳統(tǒng)的規(guī)約打包式傳輸方式，而采取沅陵調(diào)度大樓控制終端直接與電廠側(cè)現(xiàn)地控制單元通訊的“直采直送”方式，將遠程控制、采集延時控制在5ms以內(nèi)，滿足國家電網(wǎng)公司對智能化電廠的數(shù)據(jù)及時性要求。同時采用雙中心冗余配置對時系統(tǒng)，鳳灘主站、沅陵從站，確保系統(tǒng)時鐘一致性（如圖1~2）。
3系統(tǒng)光纖通信案例分析
遠方集控SDH建設(shè)采用NEC的U-NODE設(shè)備，建設(shè)內(nèi)容如下：沅陵：沅陵基地配置1套NECU-NODEWBM設(shè)備，配置2塊L-16.2光板分別對涼水井變和鳳灘后方，1塊L-1.2光板對鳳灘前方，1塊GBEM板和1塊FEH板。鳳灘：由于鳳灘后方NECU-NODEBBM設(shè)備主框插槽已滿，無法新上2.5Gb/s光板，因此本工程在鳳灘后方NECU-NODEBBM設(shè)備上配置1個EXT16（2.5Gb/s）擴展（含2塊PSW板的更換）子框和1塊L-16.2光板，以及1塊FEH板。涼水井變：涼水井220kV變現(xiàn)有NECU-NODEWBM設(shè)備。
4試驗調(diào)試
調(diào)度軟交換系統(tǒng)試驗調(diào)試工作從2012年12月30日開始，完成了系統(tǒng)功能試驗與網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗。經(jīng)過一段時間的試運行，系統(tǒng)各項性能穩(wěn)定。PTN設(shè)備2013年1月22日由由湖南省電力公司信息通信公司信息通信運維中心組織，使用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)測試工具Smartbits600B網(wǎng)絡(luò)性能分析儀對PTN傳輸通道性能進行測試（詳見鳳灘電廠沅陵基地至后方機房網(wǎng)絡(luò)傳輸通道測試報告）。并與SDH設(shè)備的性能進行了比較，從數(shù)據(jù)上說明了PTN設(shè)備在以太網(wǎng)的傳輸效率高于SDH設(shè)備。整體試驗達到前期方案要求，沒有出現(xiàn)漏項缺項情況，試驗數(shù)據(jù)可靠真實。通過聯(lián)調(diào)試驗，檢驗了SDH、PTN通道的可靠性，二次防護網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的穩(wěn)定性，檢測了PTN及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等系統(tǒng)各項切換的延時及穩(wěn)定性，試驗數(shù)據(jù)滿足要求，SDH、PTN、二次防護網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)已具備正式投運條件。
