通信系統是用以完成信息傳輸過程的技術系統的總稱。現代通信系統主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導引媒體中的傳輸機理來實現，前者稱為無線通信系統，后者稱為有線通信系統。

用電信號（或光信號）傳輸信息的系統，也稱電信系統。系統通常是由具有特定功能、相互作用和相互依賴的若干單元組成的、完成統一目標的有機整體。最簡便的通信系統供兩點的用戶彼此發送和接收信息。在一般通信系統內，用戶可通過交換設備與系統內的其他用戶進行通信。

用以完成信息傳輸過程的技術系統的總稱。現代通信系統主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導引媒體中的傳輸機理來實現，前者稱為無線通信系統，后者稱為有線通信系統。

當電磁波的波長達到光波范圍時，這樣的電信系統特稱為光通信系統，其他電磁波范圍的通信系統則稱為電磁通信系統，簡稱為電信系統。由于光的導引媒體采用特制的玻璃纖維，因此有線光通信系統又稱光纖通信系統。

一般電磁波的導引媒體是導線，按其具體結構可分為電纜通信系統和明線通信系統；無線電信系統按其電磁波的波長則有微波通信系統與短波通信系統之分。

另一方面，按照通信業務的不同，通信系統又可分為電話通信系統、數據通信系統、傳真通信系統和圖像通信系統等。由于人們對通信的容量要求越來越高，對通信的業務要求越來越多樣化，所以通信系統正迅速向著寬帶化方向發展，而光纖通信系統將在通信網中發揮越來越重要的作用。

在機器人中，通信系統也是重要的組成部分之一。沒有通信系統，傳感器采集的機器人內外部信息不能送達機載計算機；沒有通信系統，機載計算機的控制指令不能送達驅動部分，機器人將無法實現預期的運動。

通信系統幫助機器人各個組成部分建立起暢通的信息連接渠道，使機器人各個組成部分能夠各司其職。因此，我們必須認真研究機器人的通信系統，讓它充分發揮能動性，使機器人各個部分的溝通順暢起來。

機器人通信系統簡述

目前，機器人常用的通信模型有"客戶/服務器"模型(簡稱C/S模型)和“點對點”模型（簡稱P2P模型）。

1.客戶/服務器模型

n客戶/服務器模型是所有網絡應用的基礎。客戶/服務器分別指參與一次通信的兩個應用實體，客戶方主動地發起通信請求，服務器方被動地等待通信的建立。

基于Socket連接的客戶端與服務器之間的通信模型圖如上圖所示，整個通信過程如下所示：

（1） 服務器端首先啟動監聽程序，對指定的端口進行監聽，等待接收客戶端的連接請求；

（2）客戶端程序啟動，請求連接服務器的指定端口；

（3）服務器收到客戶端的連接請求后與客戶端建立套接字（Socket）連接；

（4）連接成功后，客戶端與服務器分別打開兩個流，其中客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流，服務器的輸入流連接到客戶端的輸出流，兩邊的流連接成功后就可以進行雙向通信了。

（5）當通信完畢后，客戶端與服務器端兩邊各自斷開連接。

注： 套接字（Socket）：是一種相互通信計算機之間的雙向端口，具體包括主機的IP地址，服務類型，TCP/IP協議的端口。其中，TCP/IP協議的端口就是描述網絡通信發送和接收的進程的標識信息，具體說就是為信息的傳說提供地點。當應用程序與端口綁定后，操作系統將收到的數據發送到端口指定的應用程序進程。每個端口有一個端口號的標識符，用來區分不同的端口。端口號可以是0～65535之間的任何數字。

0～255的端口號為系統的保留端口，用于系統進程的通信；

其他的端口是自由端口，可以為進程自由使用；

已定義的端口號：Tomcat 服務器的默認通信端口是8080；

MySQL默認的通信端口是3306；

SQLSERVER的默認通信端口是1433；

優點：

1.簡化了執行體。可以在用戶態服務器中構造各種各樣的API，而不會有任何沖突或重復；可以很容易地加入新的API。

2.提高了可靠性。每個新的服務運行在內核之外，有自己的存儲空間，這樣可以免受其他服務的干擾，單個客戶的失敗不會使操作系統的其余部分崩潰。

3.為應用程序與服務間通過RPC調用進行通信提供了一致的方法，且沒有限制其靈活性。函數樁（function stub）把消息傳遞進程對客戶應用程序隱藏起來，函數樁是為了包裝RPC調用的一小段代碼。當通過一個API訪問一個環境子系統或服務時，位于客戶端應用程序中的函數樁把調用參數包作為一個消息發送給一個服務器子系統執行。

4.為分布式計算提供了適當的基礎。典型地，分布式計算使用客戶/服務器模塊，通過分布的客戶和服務器模塊以及客戶與服務器間的消息交換實現遠程過程調用。對于Windows，本地服務器可以代表本地客戶應用程序給遠程服務器傳遞一條消息，客戶不需要知道請求是在本地還是在遠程得到服務的。實際上，一條請求是在本地還是遠程得到服務，可以基于當前負載條件和動態配置的變化而動態變化。

2.點對點模型

點對點通信只能實現網內任意兩個用戶之間的信息交換。點對點的通信時，只有一個用戶可收到信息。作為一種計算機網絡以通信模式，點對點通信中的兩臺計算機處在同等地位，有時也稱對等網絡（Peer to Peer Network）。它們共享網絡資源，每臺機器都以同樣的方式作用于對方。在對等網絡中，所有計算機既是服務器又是客戶機。

特點：點對點通信中每個節點和其他節點之間都有線路連接。每個節點均可單獨對外通信，不需要經過其他節點的傳遞。

優點：造價低廉，它允許數據和計算機分布在一個大的范圍內，允許用戶動態地安排計算要求。

缺點：文件的位置不確定，網絡管理比較困難。

機器人通信系統工作機理

根據前面介紹的常用通信模型和通信方式，C/S模型，設置一個中心控制器來處理有關智能體通信和控制的信息.此時其他智能體只需保存通信控制器的地址在控制器上設置一個用于存儲各智能體相關信息的數據庫以及與控制相關的調度機構。每個智能體在啟動時將自己的相關信息登記在控制器數據庫中,在運行時根據需要將變化的狀態信息更新到數據庫中，調度機構根據這些信息產生控制調度的信號對智能體進行調度和控制，并在退出時刪除自己的信息；在需要其他智能體信息時則向控制器詢問。這樣，整個機器人控制系統中只需要保存一份動態智能體信息，且各智能體的地址、能力，狀態信息等可以按需改變而不會引起系統的紊亂，便于實現系統的動態擴展。

直接通信的機制要求發送Agent和接收Agent同時在線，它們之間道循CAN總線通信協議。為7克服C／S模型的缺點，緩解中心服務器的工作負荷過大的問題，采取實時調度算法，提高C/S模型的容錯能力.

機器人通信技術的分類

1.藍牙無線通信技術

工作原理：

藍牙是一種開放的低成本的、短距離無線連接技術規范的代稱，主要用于傳送語音數據。

藍牙通信的主從關系

藍牙技術規定每一對設備之間進行藍牙通訊時，必須一個為主角色，另一為從角色，才能進行通信，通信時，必須由主端進行查找，發起配對，建鏈成功后，雙方即可收發數據。理論上，一個藍牙主端設備，可同時與7個藍牙從端設備進行通訊。一個具備藍牙通訊功能的設備， 可以在兩個角色間切換，平時工作在從模式，等待其它主設備來連接，需要時，轉換為主模式，向其它設備發起呼叫。一個藍牙設備以主模式發起呼叫時，需要知道對方的藍牙地址，配對密碼等信息，配對完成后，可直接發起呼叫。

藍牙的呼叫過程

藍牙主端設備發起呼叫，首先是查找，找出周圍處于可被查找的藍牙設備。主端設備找到從端藍牙設備后，與從端藍牙設備進行配對，此時需要輸入從端設備的 PIN碼，也有設備不需要輸入PIN碼。配對完成后，從端藍牙設備會記錄主端設備的信任信息，此時主端即可向從端設備發起呼叫，已配對的設備在下次呼叫時，不再需要重新配對。已配對的設備，做為從端的藍牙耳機也可以發起建鏈請求，但做數據通訊的藍牙模塊一般不發起呼叫。鏈路建立成功后，主從兩端之間即可進行雙向的數據或語音通訊。在通信狀態下，主端和從端設備都可以發起斷鏈，斷開藍牙鏈路。

藍牙一對一的串口數據傳輸應用

藍牙數據傳輸應用中，一對一串口數據通訊是最常見的應用之一，藍牙設備在出廠前即提前設好兩個藍牙設備之間的配對信息，主端預存有從端設備的PIN碼、地址等，兩端設備加電即自動建鏈，透明串口傳輸，無需外圍電路干預。一對一應用中從端設備可以設為兩種類型，一是靜默狀態，即只能與指定的主端通信，不被別的藍牙設備查找;二是開發狀態，既可被指定主端查找，也可以被別的藍牙設備查找建鏈。

藍牙協議體系結構主要包括藍牙核心協議（基帶、LMP、L2CAP、SDP）、串口仿真協議（RFCOMM）、電話傳送控制協議（TCS），以及可選協議（PPP、TCP/IP、OBEX、WAP、IrMC）等。為了使遠程設備上的對應應用程序能夠實現互操作功能，SIG為藍牙應用模型定義了完整的協議棧，如圖：

協議棧的各種單元（協議、層、應用等）在邏輯上被分為三組：傳輸協議、中間協議、應用組。

2.超帶寬無線通信技術

隨著無線通信技術的發展，人們對高速短距離無線通信的要求越來越高。超寬帶（UWB）技術的出現，實現了短距離內超帶寬、高速的數據傳輸。其調制方式和多址技術的特點使得它具有其他無線通信技術所無法具有的很寬的帶寬、高速的數據傳輸、功耗低、安全性能高等特點。本文介紹了UWB的主要技術特點，并把UWB與目前較為廣泛使用的IEEE 802.11、Bluetooth等短距離無線通信技術進行了比較，最后對UWB的應用前景進行了分析與展望。

特點：

UWB是一種“特立獨行”的無線通信技術，它將會為無線局域網LAN和個人局域網PAN的接口卡和接入技術帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術。UWB具有以下特點：

抗干擾性能強

UWB信號，在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴過程中產生擴頻增益。因此，與IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和藍牙相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強的抗干擾性。

傳輸速率高

UWB的數據速率可以達到幾十兆比特每秒到幾百兆比特每秒，有望高于藍牙100倍，也可以高于IEEE 802.11a和IEEE802.11b。

帶寬極寬

UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾吉赫茲，并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天。開辟了一種新的時域無線電資源。

頻譜利用率高，系統容量大

因為不需要產生正弦載波信號，可以直接發射沖激序列，因而UWB系統具有很寬的頻譜和很低的平均功率，有利于與其他系統共存，從而提高頻譜利用率，帶來了極大的系統容量。

發射功率低

在短距離的通信應用中，超寬帶發射機的發射功率通常可做到低于1mW，從理論上而言，超寬帶信號所產生的干擾僅僅相當于一寬帶的白噪聲。這樣有助于超寬帶與現有窄帶通信之間的良好共存，對于提高無線頻譜的利用率具有很大的意義，更好的緩解日益緊張的無線頻譜資源問題。并且超寬帶信號的隱蔽性較強，不容易被發現和攔截，具有較高的保密性[1] 。

保密性好

UWB保密性表現在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據；另一方面是系統的發射功率譜密度極低。用傳統的接收機無法接收。

通信距離短

信號傳輸受到距離的影響和高頻信號強度會衰減很快，因此超寬頻帶的使用更加適用于短距離之間的通信。

多徑分辨率極高

因為其采用的是持續時間極短的窄脈沖，所以其時間上和空間上的分辨率都是極強的，方便進行測距、定位、跟蹤等活動的開展，并且窄脈沖具有良好的穿透性，所遇超寬帶在紅外通信中也得到廣泛的使用。

便攜

此技術使用基帶傳輸，無需射頻調制和解調，因此其設備功耗小，成本也較低，靈活的使用特性也使其更適合于便攜型無線通信的使用。

3.ZigBee無線通信技術

Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。

特點：功耗低、成本低、時延短、容量大、可靠性高、安全性好、工作頻段靈活、自主能力強；

ZigBee無線通信的信息處理

4.Wi-Fi無線通信技術

Wi－Fi，即WirelessFidelity，譯為無線相容性認證，它的的正式名稱是“IEEE802.11b”，與藍牙一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。該技術使用的使2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段。其目前可使用的標準有兩個，分別是IEEE802.11a和 IEEE802.11b。該技術由于有著自身的優點，因此受到廠商的青睞。雖然在數據安全性方面，該技術比藍牙技術要差一些，但是在電波的覆蓋范圍方面則要略勝一籌。Wi－Fi的覆蓋范圍則可達300英尺左右，辦公室自不用說，就是在小一點的整棟大樓中也可使用。

Wi-Fi技術突出的優勢在于：

其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右，約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達300英尺左右，約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機。據悉，該款產品能夠把目前Wi-Fi無線網絡300英尺，接近100米的通信距離擴大到4英里，約6.5公里。

其二，雖然由Wi-Fi技術傳輸的無線通信質量不是很好，數據安全性能比藍牙差一些，傳輸質量也有待改進，但傳輸速度非常快，可以達到11mbps，符合個人和社會信息化的需求。

其三，廠商進入該領域的門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”，并通過高速線路將因特網接入上述場所。這樣，由于“熱點”所發射出的電波可以達到距接入點半徑數十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區域內，即可高速接入因特網。也就是說，廠商不用耗費資金來進行網絡布線接入，從而節省了大量的成本。

Wi－Fi帶來的高速無線上網將像今天人們打手機一樣平常。各廠商目前都積極將該技術應用于從掌上電腦到桌面計算機的各種設備中，制造新的賣點。隨著Wi－Fi設備數量的增加，其價格將會下降。Wi－Fi設備的全球年產量在2006年將達到3300萬臺。

Wi-Fi功能應用的領域：

由于WiFi的頻段在世界范圍內是無需任何電信運營執照的因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內可以使用的，費用極其低廉且數據帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在WiFi覆蓋區域內快速瀏覽網頁，隨時隨地接聽撥打電話。而其它一些基于WLAN的寬帶數據應用，如流媒體、網絡游戲等功能更是值得用戶期待。有了WiFi功能我們打長途電話(包括國際長途)，瀏覽網頁、收發電子郵件、音樂下載、數碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。

WiFi在掌上設備上應用越來越廣泛，而智能手機就是其中一份子。與早前應用于手機上的藍牙技術不同，WiFi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率，因此WiFi手機成為了目前移動通信業界的時尚潮流。現在WiFi的覆蓋范圍在國內越來越廣泛了，高級賓館，豪華住宅區，飛機場以及咖啡廳之類的區域都有WiFi接口。當我們去旅游，辦公時，就可以在這些場所使用我們的掌上設備盡情網上沖浪了。

Wi-Fi技術主要用在家庭、學校或者辦公場所。如果有一臺帶Wi-Fi功能的筆記本，人們就可以在50米之內無線連接上一個固定的接口，通過這個接口與其它計算機連接，或者上網沖浪。而對于投資商來說，wi-fi是什么？美國一家調查公司的數據顯示，僅在去年，全世界售出了1500萬個Wi-Fi適配器以及440萬個接口設備。在個人用戶對Wi-Fi的狂熱的沖擊下，很多公司也開始在機場、酒店、商店、餐廳等設立公共的“熱點”， 以收取Wi-Fi接入費用。

在美國，也許最出名的Wi-Fi服務是由T-Mobile移動通訊公司經營的遍布2000多家星巴克咖啡廳的“熱點”網絡，每周有25000人通過這些“熱點”上網，平均下來，一個“熱點”每天只有不到兩個人使用。而要讓這些“熱點”保持于互聯網連通的狀態，運營商每個月就要花費數百美元。荷蘭阿姆斯特丹的斯基亞伯瑞利機場的Wi-Fi設備，每天只有十幾個人在使用。但是，其運營商仍然認為，只要多設幾個“熱點”，就會使設備的使用率大增。他們遵循的還是互聯網狂潮時期的邏輯“只要建起來了，人們自然就會來。”

公共Wi-Fi服務還存在一個最根本的問題：它們的目標消費群體――那些拿著筆記本電腦四處游走，并且需要抓緊每一分鐘時間上網的人――其實少之又少。除非Wi-Fi功能能被整合到手機那樣小巧的通訊工具當中，可以在任何時間任何地點使用，否則，其吸引大批消費者的可能性就非常小。

有咨詢專家提出，目前這種情況下，Wi-Fi的投資者們應該好好考慮他們設立的“熱點”那些才是切實有效，有可能贏利的。他建議重點應該放在商業用戶身上。而針對普通消費者的服務，在目前沒有多大意義。因為，對于普通消費者來講，在咖啡廳、電影院、購物中心等地無線上網，實在是太不劃算。而對于酒店、會議中心、機場等的擁有者來講，設立一些無線上網接口還是有意義的。他們可以不用自己來運作這些接入設備，而請專業公司來運作。或者，他們可以將這作為一項免費服務，吸引顧客。

5.2.4 GHz 無線通信技術

2.4GHz無線技術，是一種短距離無線傳輸技術，供開源使用。2.4GHz所指的是一個工作頻段，2.4GHz ISM（Industry Science Medicine）是全世界公開通用使用的無線頻段，藍牙技術即工作在這一頻段，在2.4GHz頻段下工作可以獲得更大的使用范圍和更強的抗干擾能力，目前廣泛應用于家用及商用領域。

優勢

適用范圍廣

它是一個全球性的頻段，開發的產品具有全球通用性，各種無線產品均可使用此頻段，目前廣泛用于無線建設及無線寬帶路由器等室內場合。

帶寬高

它整體的頻寬勝于其他ISM 頻段，這就提高了整體數據傳輸速率，允許系統共存，允

許雙向傳輸，且抗干擾性強，傳輸距離遠（短距離無線技術范圍）。

耗電低

2.4GHz無線電和天線的體積相當小，產品體積也更小，從而使芯片更集中，減少耗電。因2.4GHz無線技術的優勢，各廠家不斷推出新技術，也使此技術發展迅速。