第四章 智能机器人的通信系统 ppt课件

自组网、低速率、低功耗的特点，尤其适合小型设备组网的需要。

2) Wifi

Wifi被广泛应用于笔记本电脑、手机、平板电脑中，用于支持设
备通过无线的方式连接互联网。Wifi的通信吞吐率很高，且与现存的
网络设备具有良好的兼容性。
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4.1 现代通信技术
4.1.1 基本概念
1. 点对点通信系统的基本模型 图4.1为一典型点对点通信系统的基本模型，各模块作用如下： (1) 信源把待传输的消息转换成原始电信号；发送设备也称为变换 器，它将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号，使原始信号 （基带信号）适应信道传输特性的要求。 (2) 信道是传递信息的通道及传递信号的设施。按传输介质（又称 传输媒质）的不同，分为有线信道和无线信道（如微波通信、卫星通信、 无线接入等）； (3) 接收设备的功能与发送设备相反，把从信道上接收的信号变换 成信息接收者可以接收的信息，起着还原的作用； (4) 受信者（信宿）是信息的接收者，将复原的原始信号转换成相 应的消息；
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图4.2 现代通信系统模型
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3. 现代通信系统的分类

1) 按通信业务分类
(1源自文库 按传输内容可分为单媒体通信与多媒体通信；
(2) 按传输方向可分为单向传输与交互传输；
(3) 按传输带宽可分为窄带通信与宽带通信；
(4) 按传输时间可分为实时通信与非实时通信。

2) 按传输介质分类
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4) 按信道中传输的信号分类 按信道中传输的信号分类，可分为模拟通信和数字通信。 5) 按收发者是否运动分类 按收发者是否运动分类，可分为固定通信和移动通信。 6) 按多地址接入方式分类 按地址接入方式分类，可分为频分多址、时分多址、码分多址通信
等。
7) 按用户类型分类 按用户类型分类，可分为公用通信和专用通信。 4.通信系统的质量评价 1) 有效性指标 有效性是指信道资源的利用效率（即系统中单位频带传输信息的速
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(5) 噪声源是指系统内各种干扰影响的等效结果。为便于 分析，一般将系统内所存在的干扰（环境噪声、电子器件噪声、 外部电磁场干扰等）折合于信道中。
图4.1 通信系统的基本模型
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2. 现代通信系统的功能模型

如图4.2所示。该图为一现代通信系统的功能模型，各模块作用如
下：

GSM网络在机器人系统中，可以提供多种服务。例如，可以利用
全球定位系统和GSM短信服务系统相结合实现机器人的定位、监控、
调度指挥。
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2. CDMA通信系统

CDMA又称码分多址，是在无线通信中使用的技术，在蜂窝移动通
信各种技术体制中，码分多址(Code-Division Multiple Access，
CDMA)占有十分重要的地位，它不仅是第二代数字蜂窝移动通信的两大
体制(欧洲的GSM和北美的IS-95)之一，而且是第三代移动通信的主要
体制。

3. 常用短距离无线技术

1) ZigBee

随着物联网、车联网与智能家居概念的宣传，ZigBee开始进入我
们的视线。ZigBee基于IEEE 802.15.4标准，由ZigBee联盟制定，具有

(2)基站子系统(BasestationSubsystem，Bss)。负责无线传输，
执行固定网与移动用户间的接口功能，提供移动台MS和GSM网络间
无线信令和话音、数据信息交换。

(3)网络交换子系统(NetwokrSwitehingsubsystem，Nss)。负责管
理GSM系统内部的用户之间以及与其它电信网用户之间的通信。

(1) 接入功能模块：将语音、图像或数据进行数字化并变换为适
于网络传输的信号。

(2) 传输功能模块：将接入的信号进行信道编码和调制，变为适
于传输的信号形式。

(3) 控制功能模块：完成用户的鉴权、计费与保密，由信令网、
交换设备和路由器等组成。

(4) 应用功能模块：为运营商提供业务经营。
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Station System，NSS)，无线基站子系统(Base Station System，BSS)
和移动台(Mobile Station，MS)三大部分组成。
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图4.3 GSM通信系统
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(1)移动台(Mboilestatnin，MS)。通过无线接入进入通信网络，完
成各种控制和处理以提供主叫或被叫通信服务。
(1) 有线通信。有线通信的传输介质为电缆和光缆；
(2) 无线通信。无线通信借助于电磁波在自由空间的传播来传输信 号，根据波长不同可分为中长波通信、短波通信和微波通信等。

3) 按调制方式分类
(1)基带传输。基带传输将未经调制的信号直接在线路上传输。
(2)频带传输（调制传输）。频带传输先对信号进行调制后再进行 传输。
4.1.2 相关技术简介

1. GSM通信系统

全球移动通信系统(GSM) 属第二代数字移动通信系统，在蜂窝系
统的基础上发展而来。GSM网络技术成熟，覆盖范围广的特点，合理有
效的利用GSM网络资源，可以避免组建专用数据传输网络的成本费用高，
通讯距离短，通讯效果差等诸多难题。

如图4.3所示，GSM通信系统主要是由交换网络子系统(Network
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第4章 智能机器人的通信系统
通信系统是智能机器个体以及群体机器人 协调工作中的一个重要组成部分。机器人的通 信可以从通信对象角度分为内部通信和外部通 信。内部通信是为了协调模块间的功能行为， 它主要通过各部件的软硬件接口来实现。外部 通信指机器人与控制者或者机器人之间的信息 交互，它一般通过独立的通信专用模块与机器 人连接整合实现。多机器人间能有效地通信可 有效共享信息从而更好地完成任务。
率问题）。模拟通信系统的有效性指标通常采用“系统有效带宽”来 进行描述；数字通信系统有效性指标通常采用“传输容量”来进行描 述。
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2) 可靠性指标

可靠性是指通信系统传输消息的质量（即传输的准确程度问题）。
模拟通信系统的可靠性指标通常采用“输出信噪比”来衡量。数字通
信系统的可靠性指标通常采用“传输差错率”来衡量。