针对大功率电磁搅扰环境下以及杂乱烟雾条件下的排爆机器人作业时的通讯操控问题，提出了一套集无线通讯、红外通讯、激光通讯于一体的多手法归纳无线通讯体系。并对各通讯方法采取了多项改进办法以进步通讯作用：一是选用功耗低的2.4 GHz频段无线通讯，以进步无线射频的抗搅扰才能;二是运用大功率红外发射管规划了大功率红外发射电路，运用反射镜与凸透镜凝集红外光束，在接纳端运用多接纳器旋转阵列的方法多方向收集信号并运用遮光罩屏蔽杂散光线，然后进步红外通讯间隔;三是运用视频标示的方法处理激光通讯对准的难题。通过实验验证了所规划电路杰出的通讯作用，到达了规划方针，并为相似的工程项目供给了参阅。
当时世界恐怖活动多发，且以爆破突击居多，因而爆破物的扫除成了一项重要作业内容[1]。现在的排爆方法首要有人工排爆和机械排爆两种。但二者均存在一些缺陷：人工排爆对心理素质、操作技能要求高，很难在短时间内完结对爆破物的辨认和处理;机械排爆是将爆破物放入防爆罐后运至安全地带进行起爆处理，但在运送途中爆破物状况不稳定、易产生风险。因而，在反爆破恐怖活动中迫切需求一种安全的现场排爆配备。对此，本文规划出一种运用水刀进行排爆的长途遥控机器人。这种排爆机器人可让排爆人员在安全间隔外长途遥控完结对爆破物的切除毁掉，使爆破物在损失爆破威力的前提下尽可能保存原貌，以利于后续作业的展开。但这种规划存在一个问题，便是在排爆现场一般会放置大功率电磁搅扰仪或屏蔽器以屏蔽外来信号遥控发动炸弹，这种搅扰也会让水刀排爆机器人的长途遥控信号遭受影响。因而本文将水刀排爆机器人的长途遥控通讯规划成一套集无线通讯、红外通讯、激光通讯于一体的多手法归纳无线通讯体系，成功处理了排爆机器人在杂乱电磁环境下的通讯问题，终究完结了具体电路规划以及加工调试并做出了什物。
1 归纳通讯规划
在大磁场搅扰环境下或许烟雾状况下，为了确保水刀排爆机器人的拆弹使命顺畅施行，本文在运用根底无线遥控通讯方法的一起还运用了红外通讯以及激光通讯的方法一起合作，完结了多手法归纳无线通讯。图 1即为多手法归纳无线通讯体系的原理框图。
各通讯方法的运用形式可以归纳如下：在一般形式下操控水刀排爆机器人行走、移动、测验作业等操作首要依靠无线通讯，因为无线通讯无需对准操控，操作便利。一旦机器人进入大电磁搅扰环境中，则需求借助于光学通讯手法。假如间隔近则运用红外通讯，因为红外通讯折射性好，发射视点大、规模广，无需准确对准即可通讯。可是假如间隔较远或许现场有烟雾存在，则需运用激光通讯，激光通讯传达间隔远，穿透性强，但发散角小，需求准确对准方可通讯。在嵌入式程序中将三者的通讯协议共同起来，运用相同的信号标志位、校验码以及加密方法进行归纳编程，完结信号的同步发射、复合接纳。即三者的信号一起宣布，但只需有一路抵达接纳方即可完结通讯，然后使得通讯更为广泛灵敏。
1.1 无线通讯规划
长途遥控的无线通讯选用抗搅扰才能强、功耗低的2.4 GHz频段进行规划[2]，运用SX1212单芯无线芯片。该芯片作业电压为2.1 V~3.6 V，发射功率能到达+12.5 dBm，典型接纳电流为2.6 mA，并且该芯片包含了射频功用和逻辑操控功用，一起集压控振荡器、锁相环电路、功率扩大电路、低噪声扩大电路、调制解调电路、变频器、中放电路等于一体。无线通讯芯片与中心处理器之间通过串口进行透传通讯。
尽管该规划具有传输间隔远、接纳灵敏度高、功耗低、穿透才能与绕射才能都相对较强等许多长处。可是在大磁场搅扰环境下，2.4 GHz波段的电磁波因为波长较短，绕过障碍物的才能和穿透才能就会被大大削弱。2.4 GHz的遥控通讯选用跳频通讯技能，尽管能处理多台设备一起运用时彼此搅扰的问题，但因为其频率带宽一般只要8 MHz，不能处理外部侵入信号的搅扰问题，因而需求引进光学通讯。
1.2 红外通讯规划
红外通讯尽管不受电磁搅扰的影响，可是传输间隔相对较近[3-5]。因而本文选用了3种办法来改进红外通讯间隔：一是增大发射方的发射功率，选用950 nm近红外波段的3 W大功率红外线发射管规划了大功率红外发射电路;二是在发射端选用反射聚光与凸透镜聚光相结合的方法完结光束凝集发射;三是在接纳端选用遮光罩规划来完结对外界杂散光和太阳光的屏蔽，并将6个接纳管运用旋转阵列的方法接纳，然后确保接纳端在360°方向都能接纳到发射信号。在实验中通过这3种办法，成功将红外遥控的间隔从30 m进步到了100 m。
红外电路规划选用PT2262、PT2272两款芯片来完结光波发射与接纳的编码与解码。这两款芯片功耗低，运用便利。对高频电路完结ASK调制，相当于调准则为100%的调幅。
1.3 激光通讯规划
激光的频率相对单纯，简略调制，并且光束散开角小，方向性极好，穿透才能强，是一种抱负的远间隔通讯手法[6-7]。可是因为激光方向性太强，所以在施行通讯操作时需求将发射端对准接纳设备，不然通讯将会中止。因而为了处理这一问题，本文在手持发射器的前端放置一个可变焦摄像机，可将图画显现在手持发射器的屏幕上，对激光光束射出今后地点图画中的方位进行校正，并以十字叉线的方法予以标示，然后有用处理了激光的对准难度大的问题。
2 电路规划及完结
2.1 发射电路
为了使电路发射端简略带着、手持操作简便，电池的巨细及容量受到了较大约束。因而在发射电路的实践中尽量运用贴片式、低功耗的芯片，并对电路运用了主动休眠与唤醒的规划。因为发射电路处理起来相对简略，所以中心处理器运用单片机即可满意需求。
图2为红外发射模块电路，单片机I/O口与PT2262调制芯片的管脚之间通过P00~P05进行通讯。终究信号通过图中的大功率红外发射二极管D3发送出去。激光发射模块根本与红外模块相同，调制芯片也选用了PT2262，仅仅将发光二极管改成了650 nm激光发射管。
图3为无线发射模块电路图，单片机的读入读出串口与无线发射芯片之间通过RXD和TXD进行衔接通讯。操控信号终究通过图3中P1天线发送出去。
本文在发射手持终端的单片机上编写程序时将键盘键入的指令信号通过3种通讯途径同步送出、一起发射，然后到达在遭到打乱时也能正常进行通讯的意图，也便是常说的“扰中通”。
2.2 接纳电路
接纳电路因为放在排爆机器人方，因而空间相对较大，不受空间约束。接纳电路分为三部分一起接纳，不论哪路信号被接纳进来，中央处理器都会当即履行，确保了通讯的作用。
因为接纳端接纳信号及需求处理的信息较多、处理速度要求较快、外接设备多，因而运用了功能高、低成本、功耗小的增强型STM32F103系列嵌入式ARM芯片作为接纳端的中心处理器。该芯片运用Cortex-M3作为内核，时钟频率可达72 MHz，可以较好地完结信号接入、信息处理和动作履行等相关操作。
无线信号、红外信号和激光信号接入进来后别离通过串口(USART1-RX/USART1-TX)以及GPIO口与ARM芯片进行衔接。图4为接红外接纳模块电路图。激光通讯模块的电路图根本与红外接纳模块共同，仅仅将6个红外接纳光敏二极管改为了6个激光接纳器。而无线接纳模块相同运用了图3所示电路模块进行通讯。
接纳端的ARM芯片接纳到3个通讯通道傍边的任何一个的指令信号今后，就别离驱动其后续的2个直流电机、4个步进电机、显现器、水开关液压阀、水刀磨砂资料开关等组织进行作业，终究实验证明运转作用杰出。
3 定论
本文针对大功率电磁搅扰环境下以及杂乱烟雾条件下的排爆机器人作业时的通讯操控，提出了运用无线通讯、红外通讯、激光通讯进行归纳无线通讯，并对各通讯方法采取了多项改进办法以进步通讯作用。通过在强电磁场搅扰环境中、烟雾环境中、强光照环境中屡次实验，该体系都可以较好地施行通讯，具有十分强的抗搅扰才能，到达了归纳无线通讯躲避外界搅扰的规划意图。
