所有提交的电子邮件系统将被重定向到在线稿件提交系统。请作者将文章直接提交给在线稿件提交系统各自期刊的。

在机器人通信和无线控制车辆时代使用4G

阿施施Jadhav1Mahesh Kumbhar2Mahesh Walunjkar3.
  1. 印度Pandharpur, SVERI的COE (PLOY),电子和电信系讲师
  2. HOD,印度Pandharpur, SVERI的COE (PLOY)电子和电信部门
  3. 印度Pandharpur, SVERI的COE (PLOY),电子和电信系讲师
相关文章Pubmed谷歌学者

浏览更多相关文章国际计算机与通信工程创新研究杂志

摘要

本文总结了如何利用第四代无线通信来控制地面战车,这是陆军重型和斯瑞克旅战斗队装甲战车的替代计划。机器人军队是一个有趣的领域,每个工程师都可以展示他的创造力和技术技能。随着独立自主机器人和协作自主机器人的发展,对鲁棒可靠的通信方法的需求变得明显。本文总结了实现双音多频(DTMF)作为机器人通信替代射频(RF)控制地面战车的可行性,从而消除了人类实际参与战斗的需要。为了控制车辆,用户应该从任何其他4G手机向车辆附带的4G手机进行视频呼叫,该手机可以通过按数字按钮发送DTMF音调并可以查看视频输出。车内手机保持自动应答模式。因此,在铃声响起后,手机接受呼叫并开始视频传输。本文深入介绍了LTE-Advanced (Long Term Evolution-Advanced)正在考虑的技术。第一代(1G)无线通信是与模拟电话相关的术语,现在已经成为收藏者的物品,它引入了蜂窝架构,今天大多数无线公司仍在提供这种架构。第二代(2G)无线通过使用数字技术支持一个小区内的更多用户,该技术允许许多呼叫者使用相同的多路复用信道。但2G仍然主要用于语音通信,而不是数据通信,除了一些非常低的数据速率功能,如短信服务(SMS)。 Socalled 2.5G allowed carriers to increase data rates with a software upgrade at the base transceivers stations (BTS), as long as consumers purchased new phones too. Third generation (3G) wireless offers the promise of greater bandwidth, basically bigger data pipes to users, which will allow them to send and receive more information.

关键字

地面战车,DTMF技术,4G无线通信,数字电话。

介绍

第四代(4G)无线技术最初是由美国国防高级研究计划局(DARPA)构想的,该机构开发了有线互联网。因此,DARPA为无线互联网选择了在有线互联网中已被证明非常成功的分布式架构,这并不奇怪。尽管专家和政策制定者尚未就4G无线的所有方面达成一致,但有两个特征已经成为4G的基本组成部分:端到端互联网协议(IP)和点对点网络。全IP网络是有意义的,因为消费者将希望使用与有线网络相同的数据应用程序。在点对点网络中,每个设备都是网络中其他设备的收发器和路由器/中继器,消除了蜂窝网络的这种“星形结构”弱点,因为消除单个节点并不会使网络失效。“4G”的最终定义必须包含如下简单的内容:如果消费者可以在家中或办公室通过有线网络上网,那么消费者必须能够在完全移动的环境中以无线方式上网。
很长一段时间以来,无线蜂窝系统的第四代(4G)一直是人们感兴趣的话题,可能是自1997年国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)正式完成第三代(3G)系统的正式定义以来。ITU-R通过所谓的国际移动通信2000项目(IMT-2000)规定了一组关于不同环境中最低峰值用户数据速率的要求。要求包括室内办公室2048 kbps,室外到室内行人环境384 kbps,车辆连接144 kbps,卫星连接9.6 kbps

2网络体系结构

满足会议论文格式要求的一个简单方法是使用此文档作为模板,并简单地将文本输入其中。
3GPP在其第8版中规定了将作为下一代网络基础的EPS体系结构的要素和要求。该规范包含两个主要工作项目,即LTE和SAE,它们导致了演进分组核心(EPC)、演进通用地面无线电接入网(E-UTRAN)和演进通用地面无线电接入网(E-UTRA)的规范,每个项目分别对应整个系统的核心网、无线接入网和空中接口。EPS通过E-UTRAN提供UE与外部分组数据网络之间的IP连接。在图1中,我们概述了EPS,其他传统的分组和电路交换元件以及3GPP ran,以及最重要的接口。在业务网络中,为了简单起见,只包括策略和收费规则功能(PCRF)和家庭订户服务器(HSS)。
在4G系统的背景下,空中接口和无线接入网络都在增强或重新定义,但到目前为止,核心网络架构,即EPC,并没有发生与已经标准化的SAE架构相比的重大变化。因此,在本节中,我们将概述为LTE-Advanced系统定义的E-UTRAN体系结构和功能,以及版本8、9和10共享的主要EPC节点功能。
图像
图像

A. LTE-Advanced E-UTRAN概述

在图2中,我们展示了用于LTE Advanced的E-UTRAN架构。E-UTRAN架构的核心部分是增强型节点B (eNodeB或eNB),为终端提供用户平面和控制平面协议终端的空中接口。每个enb都是一个逻辑组件,服务于一个或多个E-UTRAN单元,连接enb的接口称为X2接口。此外,家庭无线基站(henb,也称为飞蜂窝)是一种成本较低的无线基站,用于改善室内覆盖范围,可以直接连接到EPC,也可以通过一个网关连接到EPC,该网关为大量的无线基站提供额外的支持
图像

B.演进分组核心概述

EPC是一个扁平的全ip核心网,可以通过3GPP无线接入(UMTS, HSPA, HSPA+, LTE)和非3GPP无线接入(例如WiMAX, WLAN)进行访问,允许两种接入类型内部和之间的切换程序。EPC的访问灵活性对运营商来说很有吸引力,因为它使他们能够拥有一个单一的核心,通过该核心可以支持不同的业务。

3DTMF技术

DTMF技术与数字电话有关,并提供两个选择的O/P频率(一个高频段和一个低频段)。DTMF技术由电话上常见的16个字母数字字符(0-9,A-D, *, #)组成。通过选择与矩阵行相关联的四个低频带频率中的一个,以及选择与矩阵列[2]相关联的四个高频带频率中的一个,可以唯一地引用每个字符。
图像
对应于每个字符,有一个唯一的音调频率给出,
图像

四、工作步骤

在本文中,地面战车由移动设备(支持4G)控制,移动设备与车载移动设备(支持4G)进行视频通话,如图3所示。在视频通话过程中,如果按下某个按钮,另一端会听到与该按钮对应的声音。这种音称为DTMF音。车辆通过堆叠在车内的手机感知这种DTMF音调。接收到的DTMF音由atmega32单片机在DTMF解码器的帮助下进行处理。解码器将DTMF音调解码成其等效的二进制数,并将该二进制数发送给微控制器。微控制器被预编程为对任何给定的输入作出决定。微控制器将其决定输出到电机驱动器,驱动电机进行前进或后退运动或转弯。任何手机,使视频通话的手机堆叠在坦克将作为远程。因此,这是一个简单的机器人项目,甚至不需要建造接收器和发射器套件,但具有手机,3G和鲁棒控制[3]的创新应用。

A.建议框图

ﺷ远程移动设备

远程手机与操作员在一起,用于在车辆上的另一个手机上发送DTMF音。
ﺷ移动接收器
用于接收远程移动设备发送的DTMF信号。

ﺷDTMF解码器

解码器将DTMF音调解码成其等效的二进制数字,并将该二进制数字发送到微控制器。它作为移动接收机和单片机之间的中间器件,对单片机接收的兼容信号中的DTMF音进行译码。

一个¯‚·单片机

它对DTMF信号进行处理,并给出相应的动作,这些动作由电机驱动器采取,其方向由操作员控制。
微控制器预编程为任何给定的输入和输出决定电机驱动器,以驱动电机向前或向后运动或转弯。
图像

ﺷ马达司机

在四轮驱动系统中,一侧的两个电机并联控制。所以一个L293D驱动IC就可以驱动探测器。

五、电路原理图

项目实施的实际工作从其设计的实时仿真开始。以下是在设计PCB时所进行的不同试验的一些结果,如图4所示,用于不同的按键。
仿真证明是一个非常方便和易于使用的工具,为PCB布局过程。它的许多功能被利用,导致一个准确和高效的设计。它具有设计错误检查和电气规则检查工具,在设计中被证明是有用的。它装载了一个巨大的组件列表(库),为了简单起见,它被分类在不同的库中。组件的放置也非常容易&它们可以在360â´°旋转以定制设计。
图像

结果

上述系统通过DTMF和4G技术的结合,实现了车辆控制的通用性。所需的实验设置如图2所示。
图像
当用户按下远程移动设备上的按钮时,它将被发送到另一端。接收信号如图8[5]所示。
图像

7结论

LTE- advanced是LTE Release 8的向后兼容增强,将在3GPP Release 10中全面规定。它已经作为3GPP的4G候选无线电接口技术提交给ITU-R。我们描述了它的主要技术:载波聚合、增强型MIMO、协同多点传输和接收以及中继。对于每一个,我们都研究了它们的好处、挑战,以及解决这些挑战的一些现有方法。然而,它们中的一些问题仍然是开放的,需要进一步研究。
正是这些技术的结合,而不仅仅是一种技术,才能够实现IMT-Advanced所确定的目标性能要求。这些元素的开发和集成不会随着3GPP版本10的发布而结束,而是会为它们的实现提供一个起点。
除了我们在本文中研究的要素外,预计飞蜂窝、自组织网络和能源管理系统的使用将推动当前和未来移动无线网络的发展。从实验结果可以看出,在DTMF技术中实现声通信方法是不可行和低效的。并且可以通过使用DTMF和移动手持设备作为收发器来产生射频通信的替代方法。
随着人们对机器人的兴趣不断增长,机器人越来越多地融入到日常生活中。这种集成的结果是终端用户拥有的技术知识越来越少。例如,考虑移动机器人在医疗保健行业中的应用,其中预期的最终用户是患者本身。在这种情况下,需要简化,可靠和用户友好的机器人设计几乎是重要的。所以这个项目减少了机器人对普通用户的神秘感。
从而验证了机器人技术在军事技术中的先进性。从这项调查中我们应该得出结论,有可能产生一种替代射频通信的方法,这将减少环境中的射频噪声量。

8未来的范围

在开展本工作后,发现可以增加以下内容作为本工作的延伸。由于电池容量的限制,实验工作是在小尺寸模型上进行的,可以使用陆军地面战车(GCV)进行全尺寸模型;
ﺷ实验工作在实验室条件下进行;一个可以去实际路况测试;
ﺷ太阳能电池可用于为GCV供电。这将是电源管理方面的额外优势。

参考文献

  1. Ian F. Akyildiz, David M. Gutierrez-Estevez, Elias Chavarria Reyes,“向4G蜂窝系统演进:LTE-Advanced”,Elsevier宽带无线网络实验室,电气与计算机工程学院,亚特兰大,GA 30332, pp 1-28美国,2010年8月。
  2. Ashish Jadhav, Minakshi Pawar, Mahesh Kumbhar, Mahesh Walunjkar和Tejas Jadhav,“实现双音多频(DTMF)作为射频通信的替代通信手段的先进设计”,国际电子与通信工程与技术杂志(IJECET), ISSN 0976 - 6464(印刷),ISSN 0976 - 6472(在线)第3卷,第2期,pp pp 263-270, 2012年7 - 9月。
  3. Ashish Jadhav, Mahesh Kumbhar和Meenakshi Pawar,“手机控制的地面作战车辆”,国际计算机与通信工程杂志第1卷第2期,ISSN: 2010-3743, pp 114-116, 2012年7月。
  4. Ashish Jadhav, Minakshi Pawar, Mahesh Kumbhar和Mahesh Walunjkar,“使用DTMF通信和过程参数实时视频传输的智能农场水管理系统”,国际电子与电气工程会议第74-79页,ISBN 978-93-81693-67-4 2012年7月。
  5. Ashish Jadhav,“手机控制的地面战车”,LAP LAMBERT学术出版社,2012年10月
全球科技峰会