便攜式移動機器人手持監控系統設計

　?、?單片機串口通訊程序。單片機串口通訊程序設計必須根據通訊雙方約定設置串口工作方式及串口通訊波特率。

　　③ 串口通訊協議。串口數據包括：雙向通訊測試數據、下行指令數據、上行傳感數據，而傳感數據又劃分為：速度、加速度、位置、傾角等狀態信息。為了在串口通訊中正確分離和識別各種數據，通過對各種數據添加相應標志字節的方法編制串口通訊協議。

　?。?） 視頻處理模塊

　　視頻處理模塊通過在EVC 下調用嵌進式圖像采集卡驅動函數實現視頻顯示與視頻控制功能。視頻顯示作為監控系統子窗口嵌進到軟件系統用戶界面。視頻顯示主要實現便攜式移動機器人平臺所處環境信息的實時視頻顯示與更新。視頻控制主要實現對視頻采集過程的控制，其中包括：視頻采集窗口尺寸設置、視頻源制式設置、視頻數據格式選擇及視頻數據存儲等。

　　WinCE不支持任何視頻加速驅動程序和底層函數，所以無法直接調用DirectX 函數，則WinCE設備上動態視頻的顯示與回放，必須開發新的設備無關位圖（DIB）快速顯示函數。采用從DGdiObject類派生的方法，使用CreateDIBSection函數創建DIB位圖，可以直接使用圖形設備接口（GDI）函數來操縱DIB 位圖，以有效進步位圖顯示速度。

　?。?） 數字輿圖模塊

　　數字輿圖是地理信息系統（GIS）中的概念。數字輿圖模塊實現便攜式移動機器人平臺所處地理環境信息的數字化顯示，并在此基礎上實現對數字輿圖放大、縮小、周游、查找等交互操縱功能。

　　數字輿圖模塊通過在EVC下嵌進MapXMobile組件實現，并終極作為監控系統子窗口集成到軟件系統用戶界面。MapX Mobile是基于對象鏈接嵌進（OLE）技術的ActiveX控件，在EVC下設置該控件的屬性、方法及響應事件即可實現輿圖顯示與操縱功能。

　　應用程序通過MapX Mobile組件實現輿圖顯示與操縱，同時治理輿圖數據文件。并可以單獨在嵌進式設備上運行，也能和WinCE操縱系統兼容。MapX Mobile答應用戶把輿圖數據帶到自身所在的任何位置，實現了移動的GIS組件。

　?。?） 路徑規劃模塊

　　路徑規劃模塊實現基于數字輿圖的點到點全局路徑規劃功能。該模塊是在數字輿圖模塊查找交互操縱功能的基礎上運用迪杰斯特拉（Dijkstra）算法實現最優路徑搜索。操縱者在數字輿圖上選取起始點和目標點，程序通過Dijkstra算法搜索得出兩點之間可以通行的最優路徑，并在數字輿圖上標識該最優路徑。

　　Dijkstra 算法是解決最短路徑題目的理論基礎。該算法適合于計算帶權有向圖中兩節點之間的最短路徑。將數字輿圖上的道路和地點抽象為有向圖的邊與節點，道路的長度作為有向圖邊的權值，從而實現數字輿圖到帶權有向圖的抽象（見圖4）?！?P style="TEXT-ALIGN: center">

　　Dijkstra 算法步驟：

　　Step1：設集合S存放已求出最短路徑的終節點，初始狀態時，S集合只有源節點v0，即S＝｛v0｝。

　　Step2：令k＝1，對于節點vk，計算v0到vk的間隔

　　代價函數：

　　Length（k）是v0和vk之間可達連接權值之和，假如v0和vk之間不可達，則間隔代價函數值無窮大。

　　Step3：取dist［k］值最小的節點序列保存在path［k］中，并添加vk到集合S中，即S＝｛v0，vk｝。且令k＝k+1。

　　Step4：若vk即為目標節點，則算法結束；否則，跳轉至Step2。

　　則path［k］中即為源節點與目標節之間的最短路徑序列，最小dist［k］值即為源節點與目標節點之間的最短路徑間隔。

　　設計實例

　　該手持監控系統已應用到履帶結構便攜式移動機器人實驗平臺。在室外實驗場地測試取得較好的效果，測試過程中軟件系統用戶界面如圖5。用戶界面分為三部分：機器人自身狀態信息顯示、視頻圖像數據顯示、數字輿圖顯示。

　　結論

　　便攜式移動機器人手持監控系統在履帶結構便攜式移動機器人實驗平臺上通過測試。嵌進式硬件結構和嵌進式操縱系統的引進符合移動智能終端設備體積小、重量輕、實時性強、可靠性高的設計要求。

　　隨著高技術武器裝備研究的發展，便攜式移動機器人將越來越多地應用在軍事領域。手持監控系統作為便攜式移動機器人的子系統，逐步成為軍用機器人研究領域的重要課題之一。