手機WiFi遠程監控無人車的設計

黃恒一 蔣文良 馬雄峰 付三麗

（三亞學院，海南 三亞 572022）

1 引言

經濟的快速發展，城市汽車保有量急劇增加，促使城市路況更加嚴峻繁雜，城市交通正面臨著前所未有的巨大壓力。為了解決上述問題，許多學者開始了有關智能交通系統的相關研究，其中最具代表性的技術是自動駕駛技術。作為自動駕駛研究技術的代表，智能小車研究逐漸引起科研人員的注意。論文以智能小車為載體，以智能車WiFi遠程控制為研究目標，設計了一款簡易的WiFi遠程監控智能車[1]。

2 原理

計算機技術和傳感技術的發展，使車輛逐漸走向智能化和無人化。許多公司開始在自動駕駛領域加大投入，目前已有的自動駕駛技術均為車載式自動駕駛。通過在車輛內安裝智能操縱控制系統與感應設備來獲取信息用以控制車輛姿態，降低交通事故率，實現汽車的自動安全行駛。論文設計的簡易WiFi遠程手機監控智能車實現了智能車的遠程控制及圖像信息實時獲取，論文研究的無人駕駛智能車通信模型對解決愈加尖銳的城市交通問題具有一定的指導意義[2]。

3 設計流程

3.1 智能車設計思路

論文設計的智能車將傳統的無線通信、人工智能與移動通信、無線監控、手機移動互聯結合，實現無線遠程實時監控小區域無人駕駛智能車視頻數據采集、通信、分析處理等功能，滿足小區域無人駕駛智能車安全行駛的技術需求。

3.2 智能車的運行流程

智能車運行流程是用戶通過Java 自主研發的手機APP與WiFi 模塊相連接，用戶通過在智能車控制端APP 上輸入智能車遠程相關控制信息，就可以遠程操控小車運動狀態信息，此外智能車車身上搭載的攝像頭會將圖像通過WiFi模塊實時傳輸到手機上實現圖像信息的實時監控[3]。

由圖2 可知，當用戶通過手機端的APP 輸入配置信息后，即可實現通過手機端獲取智能車附近的圖像信息及實現智能車運動狀態的即時改變。

3.3 智能車硬件部分

智能車主體部分如圖3、圖4 所示，智能車主體主要由Arduino 開發板、WiFi 模塊以及雙軸直流電機等一系列模塊組成。論文小車主體之所以選擇Arduino開發板作為主控核心版，是因為Arduino開發板具有開源性，其硬件和軟件對所有用戶都是開源的，便于進行進一步的研究拓展。小車的動力源由兩節4v可循環充電的鋰電池提供，智能車周圍的目標圖像信息通過車身上搭載的攝像頭進行圖像信息采集，通過WiFi模塊以視頻流的形式傳到智能手機用戶監控APP上，即可實現圖像信息的反饋[4]。

車身主體搭載四個輪子，通過四個輪子的組合旋轉方向的改變，從而間接實現車身主體的移動及方向的改變。當四個車輪同時旋轉的方向向前時，車子向前方移動；當四個車輪同時旋轉的方向向后時，車子向后方移動；當車身左側的兩個車輪向前旋轉及車身右側的兩個車輪向后旋轉時，車子向右移動；當車身左側的兩個車輪向后旋轉及車身右側的兩個車輪向前旋轉時，車子向左移動。車身四個車輪的移動控制狀態是由用戶手機控制端通過WiFi方式傳輸控制信息，發送到車身主控芯片接收后轉換實現[5]。

3.4 智能車APP的開發

文中智能車APP 用Eclipse 開發平臺基于Java 語言編寫開發。小車APP 開發平臺具體由Eclipse、ADT、Android SDK、jdk(x64)四個部分搭建。其中ADT(Android Development Tools)安卓開發工具、Android SDK 實現安卓虛擬機的創建、jdk(x64)實現安卓Java環境變量的配置，Eclipse實現安卓APP 代碼的編輯及編譯工作，開發環境如圖5 所示。

由圖6可知，智能車APP界面左側按鈕用于遠程控制智能車的移動，右側相應按鈕用于遠程控制智能車車身主體上攝像頭方向的改變[6]。

3.5 智能車APP的后期處理

用戶控制端APP 具體功能實現的代碼調試部分及APP編譯部分如圖7、圖8所示。

由圖7可知，智能車車身主體電源開啟后，智能車車身上搭載的路由器形成一個無線局域網，用戶手機加入智能車形成的路由器局域網中，輸入相應的網關信息及端口號即可實現智能車附近圖像信息的遠程采集及智能車運動狀態的改變[7]。

由圖8可知，智能車功能調試好的APP編譯后即可生成安卓手機可運行的APK文件。

3.6 智能車主控芯片介紹

智能車運動狀態信息的改變是通過Arduino主控芯片代碼解析驅動實現，智能車主控芯片代碼如圖9所示。Arduino主控芯片代碼通過PC 端Arduino 軟件燒錄至智能車主控芯片中，燒錄軟件如圖10所示。

3.7 智能車通信模型介紹

論文智能車通信方式屬于全雙工通信，即用戶與智能車收發雙方之間的交互通信，用戶通過智能手機發送智能車控制信息通過WiFi信道控制遠程智能車，智能車車身上搭載的攝像頭采集的圖像信息通過WiFi信道以視頻流的形式反饋至用戶手機APP監控畫面中。

文中智能車通電后，車身上集成的無線路由器會形成一個無線局域網熱點，用戶手機加入到智能車形成的無線局域網中，用戶端即可在手機APP 控制端通過WiFi 的通信方式實現對遠程智能車的監控。

4 結語

本文以智能車遠程控制為研究目標，實現了用戶端對智能車的初步遠程控制及圖像信息的實時采集與反饋，相對于傳統的藍牙小車而言可控距離更遠，此外文中的智能車動力源為可循環充電的鋰電池，并可實現智能車圖像信息的實時采集與反饋[8]，為解決城市發展智能交通問題提供一定的參考。

論文將進一步研究結合網絡實現智能車圖像信息的共享，以及研究如何避免智能車運行過程中產生的WiFi信號被外界干擾、截獲，致使智能車通信失控等問題；此外文中智能車WiFi 通信如何參考無人機通信技術，提高智能車WiFi 信號功率強度，延伸智能車控制距離也是論文進一步研究的重點。