【正文】 + i] ^ p[(N 1) * 8 + i] ^ enTailSeed[i] ^ randomkey。（2）解密時(shí)，首先對(duì)尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行解密：for( i = 0。 i T。 i++)p[N * 8 + i] = p[N * 8 + i] ^ p[(N 1) * 8 + i] ^ enTailSeed[i] ^ randomkey。其次對(duì)中部數(shù)據(jù)進(jìn)行解密：for( j = 1。 j N。 j++)p[j * 8 + i] = p[j * 8 + i] ^ p[(j 1) * 8 + i] ^ randomkey。 最后對(duì)尾部數(shù)據(jù)進(jìn)行解密：for (i = 0。 i 8。 i++) p[i] = p[i] ^ enHeadSeed[i] ^ randomkey。 心跳檢測(cè)機(jī)制機(jī)器人與手持控制終端是通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的，在通信過程中難免會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)斷線等問題。為了解決這個(gè)問題，本設(shè)計(jì)引入了心跳檢測(cè)機(jī)制。心跳檢測(cè)機(jī)制原理是每隔一個(gè)時(shí)間間隔，往服務(wù)器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，匯報(bào)自身的狀態(tài)。如果在一定的時(shí)間內(nèi)無法接收到該數(shù)據(jù)包，則判斷為網(wǎng)絡(luò)失效，客戶端和服務(wù)器轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理，如圖 62所示。圖 62 心跳檢測(cè)流程圖 機(jī)器人控制通信系統(tǒng)控制機(jī)制 消息注冊(cè)機(jī)制機(jī)器人控制端和手持控制終端之間的操作，需要先注冊(cè)其動(dòng)作，即注冊(cè)消息函數(shù)。在進(jìn)行了消息的解析后，會(huì)根據(jù)相應(yīng)的動(dòng)作，而執(zhí)行相應(yīng)的消息函數(shù)。消息注冊(cè)函數(shù)使用了C++的STL的關(guān)聯(lián)容器Map。Map實(shí)際上是一張哈希表，提供了一對(duì)一的數(shù)據(jù)處理能力，其中第一個(gè)稱為關(guān)鍵字，每個(gè)關(guān)鍵字只能在map中出現(xiàn)一次，第二個(gè)稱為該關(guān)鍵字的值。由于這個(gè)特性，當(dāng)需要進(jìn)行一對(duì)一數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，該特性可以提供一個(gè)快速的處理通道。通過這個(gè)特性，每一個(gè)消息函數(shù)都是唯一的，當(dāng)解析消息包后，就可以快速地找到對(duì)應(yīng)的消息函數(shù)。static std::mapstd::string, clientMsgFuncPtr msgFuncMap。std::string是唯一的消息識(shí)別標(biāo)識(shí)，clientMsgFuncPtr是對(duì)應(yīng)的消息處理函數(shù)指針。當(dāng)需要注冊(cè)客戶端消息函數(shù)時(shí)，可以通過insert動(dòng)作插入消息函數(shù)，如注冊(cè)手持終端控制機(jī)器人的消息函數(shù)：(std::pairstd::string,clientMsgFuncPtr(string(server_CtrlClient), (clientMsgFuncPtr)CtrlClient))。通過使用消息注冊(cè)機(jī)制，可以使得機(jī)器人控制通信系統(tǒng)的邏輯變得更加清晰，同時(shí)為后續(xù)加入各類的控制操作提供一種方便和統(tǒng)一的管理方式。 消息接收機(jī)制本設(shè)計(jì)使用了C++的queue容器類建立了一個(gè)消息隊(duì)列對(duì)象，用于接收客戶端對(duì)服務(wù)器信息請(qǐng)求的處理。當(dāng)服務(wù)器線程上接收到客戶端的連接請(qǐng)求后，會(huì)建立一個(gè)新的socket連接，并將其插入到消息隊(duì)列中，同時(shí)喚醒網(wǎng)絡(luò)消息處理線程。static std::queueSOCKINFO * SockMesQueue。( pSockInfo )。 //插入網(wǎng)絡(luò)連接消息 pthread_cond_broadcast( amp。queue_cond )。 //喚醒網(wǎng)絡(luò)消息處理線程網(wǎng)絡(luò)消息處理線程在沒有連接消息需要處理的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)將自己置于休眠狀態(tài)。若被喚醒后，則去檢查消息隊(duì)列。若消息隊(duì)列的中有消息需要處理，則轉(zhuǎn)去處理，直到?jīng)]有消息需要處理為止。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)消息處理線程又會(huì)將自己置于休眠狀態(tài)。pSockInfo = ()。 //取消息指針()。 //在消息隊(duì)列中彈出一個(gè)消息SevPacketHandle( pSockInfo )。 //處理消息 消息派發(fā)機(jī)制當(dāng)網(wǎng)絡(luò)消息處理線程需要處理消息包的時(shí)候，將會(huì)對(duì)消息包進(jìn)行解析。首先讀取消息包的發(fā)送方和動(dòng)作信息，并根據(jù)得到的信息在消息注冊(cè)函數(shù)的哈希表中檢索，如果查到了有相應(yīng)的動(dòng)作注冊(cè)，則派發(fā)消息至對(duì)應(yīng)的消息函數(shù)中執(zhí)行，否則舍棄該數(shù)據(jù)包，如圖 63所示。在消息派發(fā)的過程中，使用了C++中的map容器類的iterator來查找消息注冊(cè)函數(shù)哈希表中的對(duì)應(yīng)函數(shù): std::mapstd::string, clientMsgFuncPtr::iterator it = (key)若查找到，則通過消息函數(shù)指針pMsgFunc來獲得對(duì)應(yīng)的消息函數(shù)指針：pMsgFunc = (clientMsgFuncPtr)itsecond。只需通過消息函數(shù)指針pMsgFunc來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行對(duì)應(yīng)消息函數(shù)的功能。圖 63 消息派發(fā)流程圖7 系統(tǒng)分析和總結(jié) 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)分析方法簡(jiǎn)述本設(shè)計(jì)為遠(yuǎn)程機(jī)器人設(shè)計(jì)了一個(gè)高效安全可靠的機(jī)器人控制通信系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行分析，只需要對(duì)其實(shí)施控制，在模擬的多種不同的使用環(huán)境下工作，判斷其工作狀況就可得知該控制通信系統(tǒng)的性能。 壓力通信測(cè)試對(duì)于機(jī)器人而言，其既需要進(jìn)行信息采集和傳輸，又要進(jìn)行接收控制端的命令。本測(cè)試主要模擬機(jī)器人在進(jìn)行大數(shù)據(jù)量傳輸過程中，對(duì)其進(jìn)行多個(gè)并發(fā)控制，測(cè)試其通信效果。機(jī)器人終端主線程設(shè)置為每5毫秒進(jìn)行一次攝像頭、GPS和電子羅盤數(shù)據(jù)采集，封裝后的一次發(fā)送數(shù)據(jù)大小達(dá)到80036字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在采集完畢后立即發(fā)送給手持控制終端處理。在測(cè)試的無線網(wǎng)絡(luò)中1秒可達(dá)到20多次數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸?shù)倪^程中，不斷點(diǎn)擊控制機(jī)器人移動(dòng)的按鈕，給機(jī)器人發(fā)送控制命令，該類命令數(shù)據(jù)大小為46字節(jié)。由于在控制系統(tǒng)中設(shè)置了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)消息的消息隊(duì)列，機(jī)器人均能正常接收并處理控制命令數(shù)據(jù)。由此可以說明，在機(jī)器人傳輸數(shù)據(jù)接近滿載的情況下，依然能通過壓力測(cè)試并能正常地通信。 斷網(wǎng)測(cè)試對(duì)于機(jī)器人而言，在無線網(wǎng)絡(luò)中通信，難免會(huì)遇到斷網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)通信不暢通的情況。本測(cè)試主要模擬機(jī)器人在惡劣的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中工作，驗(yàn)證機(jī)器人的自救性。機(jī)器人首先往手持控制終端相反的方向移動(dòng)，開啟所有的數(shù)據(jù)傳輸功能。機(jī)器人在駛離手持控制終端的同時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的速度開始隨著距離的增大而逐漸變慢。隨著雙方的距離越來越遠(yuǎn)，機(jī)器人開始出現(xiàn)心跳連接不上的現(xiàn)象。但是機(jī)器人終端的控制通信系統(tǒng)采用了心跳機(jī)制來檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的情況，并且在應(yīng)對(duì)惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也有一套處理機(jī)制。由于在本測(cè)試中，設(shè)置了機(jī)器人如果在連續(xù)5次心跳連接不上的情況下會(huì)自動(dòng)停止所有的工作，若在此后的5秒內(nèi)能連接上網(wǎng)絡(luò)，則重新從手持控制終端同步各個(gè)設(shè)備的控制狀態(tài)，重新進(jìn)行工作。若連接不上，則機(jī)器人中控系統(tǒng)程序會(huì)自動(dòng)退出，休眠5秒。由于有守護(hù)進(jìn)程的工作，5秒后，機(jī)器人重新啟動(dòng)中控系統(tǒng)，再次嘗試去連接手持控制終端。若一直連接不上，則會(huì)重復(fù)這個(gè)過程，直到連接到手持控制終端為止。在測(cè)試的過程中，機(jī)器人也出現(xiàn)上述設(shè)定的情況。當(dāng)機(jī)器人完全遇到斷網(wǎng)情況的時(shí)候，將手持控制終端移至機(jī)器人附近模擬搜救機(jī)器人，機(jī)器人能成功再次連上手持控制終端。 測(cè)試結(jié)論通過上述測(cè)試，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的控制通信系統(tǒng)是有效的、安全的和可靠的，而且能在不同的環(huán)境中正常工作，使得機(jī)器人具備了基本的自救功能，具有一定的實(shí)用價(jià)值，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。8 總 結(jié) 本文初步探討了遠(yuǎn)程機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和意義，設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)基于ARM技術(shù)的遠(yuǎn)程機(jī)器人控制通信系統(tǒng)。對(duì)機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建和軟件設(shè)計(jì)以及手持控制終端軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，同時(shí)通過設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TCP傳輸協(xié)議的控制通信系統(tǒng)，有效地提高了遠(yuǎn)程機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作時(shí)的控制和信息的安全性。由此證明了本文提出的控制通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是有效、安全且可行的。整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)論如下：（1） 在硬件上采用了基于低成本、低能耗、高性能的ARM微處理器的嵌入式硬件系統(tǒng)，有效地提高了機(jī)器人的性能，降低了機(jī)器人的成本。基于ARM920T微處理器內(nèi)核的三星S3C2440A不但性能強(qiáng)大，而且提供了豐富的外圍接口，如USB接口，多路串口等，使得在機(jī)器人在硬件設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單高效。（2） 在系統(tǒng)軟件平臺(tái)上使用了開源、免費(fèi)的Linux操作系統(tǒng)，Linux內(nèi)核自帶了大量的硬件驅(qū)動(dòng)，而且也有大量的開源軟件提供支持。Linux操作系統(tǒng)同時(shí)提供了完善的多線程、網(wǎng)絡(luò)和串口編程等API接口的支持，使得機(jī)器人在軟件設(shè)計(jì)上同樣變得簡(jiǎn)單高效。（3） Qt本身就是一個(gè)開源的常用的嵌入式開發(fā)工具，而本設(shè)計(jì)采用了Qt for android開發(fā)工具設(shè)計(jì)了一個(gè)手持終端控制軟件，結(jié)合自行設(shè)計(jì)的基于Linux的底層控制通信協(xié)議庫(kù)，可以廣泛地運(yùn)行在Android手機(jī)、平板電腦上，當(dāng)編譯成PC版本時(shí)，使得PC也可以控制機(jī)器人。這樣機(jī)器人的控制終端就變得具有多樣性。（4） 利用底層的Linux網(wǎng)絡(luò)接口和TCP傳輸協(xié)議，設(shè)計(jì)了一個(gè)具備信息加密、心跳檢測(cè)機(jī)制、斷線重連和自救的控制通信系統(tǒng)，為機(jī)器人采集、傳輸和控制信息提供了強(qiáng)大的支撐。驗(yàn)證了在無線通信網(wǎng)絡(luò)上，可以有效地利用手持控制終端來控制機(jī)器人。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)同樣也存在一些不足之處有待改進(jìn)，如：（1） 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能和傳感器支持不足，對(duì)于一些如自動(dòng)避障功能，攝像頭的調(diào)焦等有利于機(jī)器或者控制人員的功能尚未實(shí)現(xiàn)。（2） 在無線控制方面，盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在WIFI網(wǎng)絡(luò)下的遠(yuǎn)程控制，但由于WIFI網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍比較小，并不足以支持大范圍內(nèi)的控制，必須要增大網(wǎng)絡(luò)傳輸和控制范圍，以后需要支持2G和3G網(wǎng)絡(luò)。（3） 在控制通信系統(tǒng)方面，自救能力顯得較為薄弱，不支持路徑記錄，在網(wǎng)絡(luò)丟失的時(shí)候，如果能實(shí)現(xiàn)原路返航的話，整個(gè)機(jī)器人的價(jià)值會(huì)更大。 參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:人民郵電出版社，2009.[2] [M].北京:人民郵電出版社，2008.[3] 布蘭切特（Blanchette，J）（加），薩默菲爾德（Summerfield，M)（英）.C++ GUI QT4編程（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.[4] 薩默菲爾德（Mark 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