一种基于双路射频的机器人群组通信系统及事件通信控制方法与流程

本发明涉及一种用于高危环境中的基于双路射频的机器人群组通信系统及事件通信控制方法，属于高危环境应急救援机器人控制技术。

背景技术

近年来随着电子、自动化、传感、通信技术的快速发展，机器人在各行各业的应用已较为普遍。特别是应急救援机器人在武装冲突、恐怖袭击等高危环境中场景勘察、伤员救抢、危险品作业等紧急救援中发挥了重要的作用。应急救援机器人主要用于替代人类进入高危环境，替代人类实施救援任务，救援机器人的控制由控制中心内的操作人员进行远程控制，具体方法是依据机器人实时反馈的图像信息，根据机器人所在环境的位置，向机器人发送控制指令，启动机器人驱动系统开展救援。

在传统解决方案中，控制中心与机器人之间的通信链路，一种采用有线线缆方式，主要用在特殊高危场所的设备巡检、巡视，机器人的行走轨道固定；另外一种是采用无线通信的方式，主要用在高危场所不固定，机器人行进轨道不预先部设，需要人为干预机器人的行进及动作。控制中心与机器人之间采用无线链路进行通信的方式，由于图像传输存在一定的时延，其关键点在于如何降低图像延时或者做到零时延，够实时获取图像或者图片信息，使操作人员能够在控制中心内看到机器人周围的环境，保证机器人在收到控制指令后的下一步动作不会导致机器人陷入困境导致救援失败，是极为关键的难题。

在现有的解决方法中，机器人与控制中心的图像数据、控制信令的传输多采用单一无线射频通道，解决控制图像、数据传输时延问题的方法多采用降低图像编码、降低图像帧率的方式，从而降低图像对无线带宽的依赖，从而达到图像实时传输的目标。但是这种方法极为不可靠，在具体实施时由于无线通信通道不可控，且现场的电磁环境也在千变万化，一旦网络出现阻塞或者传输带宽降低的情况下，图像传输的实时性就无法得到保障，操作人员发出的控制指令可能就会导致机器人操作失误，导致救援陷入困境无法实施救援任务。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种基于双路射频的机器人群组通信系统及应用于该系统的事件通信控制方法。通过该系统及通信控制方法，实现在武装冲突、恐怖袭击等高危环境中场景勘察、伤员救抢、危险品作业等紧急救援现场，控制中心与机器人之间的双向通信，保障机器人能够按照控制中心内操控人员的指令替代人类实施救援任务。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种基于双路射频的机器人群组通信系统，其特征在于：由控制中心、现场通信基站、现场救援机器人三部分构成；

所述的控制中心部署在移动指挥车内部，控制中心通过无线射频通道ⅰ与现场通信基站ⅰ建立空中无线连接；通过无线射频通道ⅱ与现场通信基站ⅱ建立空中无线连接，其中无线射频通道ⅰ与无线射频通道ⅱ在控制中心内部通过有线建立互联互通；

现场通信基站ⅰ、ⅱ分别与现场多个机器人通过无线射频通道ⅰ、ⅱ建立空中无线连接，通过无线射频通道ⅰ与通信基站ⅰ建立空中无线连接，接收控制中心发出的操控指令；通过无线射频通道ⅱ与通信基站ⅱ建立空中无线连接，向控制中心发送现场采集的图像信息。

其中，控制中心内操作人员的指令通过无线射频通道ⅰ传输到目标机器人，现场机器人采集的图像信息通过无线射频通道ⅱ传输回控制中心。

采用该通信系统的事件通信控制方法，步骤如下：

1）、开始；

2）、通过无线射频通道ⅰ向目标机器人发送初始遥控指令；

3）、机器人收到指令，收到，转步骤4）；否则，转步骤2）；

4）、通过无线射频通道ⅰ向控制中心发送收到确认指令；

5）、控制中心收到确认指令，收到，转步骤6）；否则，转步骤4）；

6）、通过无线射频通道ⅰ向目标机器人发送帧同步指令；

7）、机器人收到帧同步指令，收到，转步骤8）；否则，转步骤6）；

8）、机器人清空图像缓存，等待调取图像指令；

9）、通过无线射频通道ⅱ向目标机器人发送调取图像信息指令；

10）、机器人收到调取图像指令，收到，转步骤11）；否则，转步骤9）；

11）、机器人通过无线射频通道ⅱ向控制中心上传图像；

12）、控制中心收到实时图像信息，收到，转步骤15）；否则，转步骤13）；

13）、通过无线射频通道ⅰ向控制中心发送最后一帧图片数据；

14）、控制中心收到最后一帧图片数据，收到，转步骤15）；否则，转步骤11）；

15）、通过无线射频通道ⅰ向机器人发送遥控指令；

16）、机器人收到遥控指令，收到，转步骤17）；否则，转步骤15）；

17）、机器人执行指令；

18）、机器人通过无线射频通道ⅰ向控制中心发送指令执行完毕指令；

19）、控制中心收到执行完毕指令，收到，转步骤20），否则，转步骤2）；

20）、结束。

本发明的有益效果：本发明采用双路射频，其中一路用于控制中心与机器人之间的控制指令传输；一路用于机器人在现场采集的图像信息回传到控制中心，机器人与控制中心通过现场两个射频发射基站进行无线连接。通过基于事件控制的通信方法，控制信令、图像数据的有效传输，保障指令执行的准确性。采用双路射频设计实现了武装冲突、恐怖袭击等高危环境中现场各类救援机器人与控制中心之间的通信保障，通过双路射频的控制方法，提升了控制中心与现场多个机器人之间的通信保障效率，提高了机器人操作的精准度，对于提高高危环境中机器人救援的成功率具有重要的作用。

附图说明

图1是本发明系统结构图。

图2是本发明系统通道功能图。

图3为本发明系统通信控制流程图。

具体实施方式

一种基于双路射频的机器人群组通信系统由控制中心、现场通信基站、现场救援机器人三部分构成，控制中心部署在移动指挥车内部，应急事件发生时车辆开进现场停靠在安全区域，操控人员在车辆内部控制现场机器人进行现场救援、侦查，控制中心通过无线射频通道1与现场通信基站1建立空中无线连接；通过无线射频通道2与现场通信基站2建立空中无线连接，其中无线射频通道1与无线射频通道2在控制中心内部通过有线建立互联互通。

通信基站1部署在现场，采取临时搭建部署的方式，应用以覆盖现场区域为目标，通信基站1与控制中心通过无线射频通道1建立空中无线连接，与现场多个机器人通过无线射频通道1建立空中无线连接，将控制中心内操作人员的指令通过无线射频通道1传输到目标机器人。

通信基站2部署在现场，采取临时搭建部署的方式，应用以覆盖现场区域为目标，通信基站2与控制中心通过无线射频通道2建立空中无线连接，与现场多个机器人通过无线射频通道2建立空中无线连接，将现场机器人采集的图像信息通过无线射频通道2传输回控制中心。

多个现场机器人用于在应急现场高危环境中场景勘察、伤员救抢、危险品作业等，通过无线射频通道1与通信基站1建立空中无线连接，接收控制中心发出的操控指令；通过无线射频通道2与通信基站2建立空中无线连接，向控制中心发送现场采集的图像信息。

无线射频通道1：用于控制中心与机器人之间远程遥控控制信道通道，属于窄带信道，用于传输数据流也可以传输单张图片数据。

无线射频通道2：用于机器人与控制中心之间远程图像传输信道通道，属于高带宽信道，用于传输实时视频流。

采用前述基于双路射频的机器人群组通信系统的事件通信控制方法，其步骤如下：

1）、开始；

2）、通过无线射频通道1向目标机器人发送初始遥控指令；

3）、机器人收到指令，收到，转步骤4）；否则，转步骤2）；

4）、通过无线射频通道1向控制中心发送收到确认指令；

5）、控制中心收到确认指令，收到，转步骤6）；否则，转步骤4）；

6）、通过无线射频通道1向目标机器人发送帧同步指令；

7）、机器人收到帧同步指令，收到，转步骤8）；否则，转步骤6）；

8）、机器人清空图像缓存，等待调取图像指令；

9）、通过无线射频通道2向目标机器人发送调取图像信息指令；

10）、机器人收到调取图像指令，收到，转步骤11）；否则，转步骤9）；

11）、机器人通过无线射频通道2向控制中心上传图像；

12）、控制中心收到实时图像信息，收到，转步骤15）；否则，转步骤13）；

13）、通过无线射频通道1向控制中心发送最后一帧图片数据；

14）、控制中心收到最后一帧图片数据，收到，转步骤15）；否则，转步骤11）；

15）、通过无线射频通道1向机器人发送遥控指令；

16）、机器人收到遥控指令，收到，转步骤17）；否则，转步骤15）；

17）、机器人执行指令；

18）、机器人通过无线射频通道1向控制中心发送指令执行完毕指令；

19）、控制中心收到执行完毕指令，收到，转步骤20），否则，转步骤2）；

20）、结束。