無線圖傳技術(shù)可以形象的理解為：無線圖像傳輸?shù)募夹g(shù)。近年來，世界各地頻發(fā)自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突發(fā)事故，嚴(yán)重威脅著人們的生命安全，從而促進(jìn)了救援機(jī)器人的迅速發(fā)展。為順利完成任務(wù)，指揮人員需對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并根據(jù)圖像作出判斷，這就涉及到遠(yuǎn)程無線圖像、聲音、各種傳感器采集的信息以及控制指令的傳輸，因此，無線圖傳技術(shù)便在救援機(jī)器人中得到了廣泛的應(yīng)用。

救援機(jī)器人的遠(yuǎn)程無線圖傳技術(shù)可分為：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS）、3G無線系統(tǒng)、2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中前2項(xiàng)技術(shù)是利用公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像，2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是用于應(yīng)急突發(fā)事件的專用圖像傳輸技術(shù)，它們均屬于移動(dòng)視頻圖像傳輸系統(tǒng)。

Ⅰ、GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

GPRS是一種基于全球移動(dòng)通訊（global system for mobilecommunications，GSM）系統(tǒng)的無線分組技術(shù)，是由英國BTCellnet公司在1993年提出的。GPRS網(wǎng)絡(luò)采用900MHz頻段，峰值速率為115.2Kbit/s，平均業(yè)務(wù)率可以到20～40Kbit/s。GPRS最主要的優(yōu)勢在于永遠(yuǎn)在線和按流量計(jì)費(fèi)，不用撥號(hào)即可隨時(shí)接入互聯(lián)網(wǎng)，不受距離遠(yuǎn)近影響，隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，資源利用率高。但它的缺點(diǎn)是帶寬較小，只適合于低幀率、低畫質(zhì)視頻的傳輸，主要面向個(gè)人用戶。

利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像可以真正實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控，但由于受到環(huán)境中各種因素影響，傳輸速率較低，傳輸1幀3KB的JPG格式圖像大約要用30~60s的時(shí)間。GPRS組網(wǎng)方式結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

Ⅱ、3G無線系統(tǒng)

第三代無線網(wǎng)絡(luò)（3G）所支持的傳輸量大約為室外384Kbit/s，室內(nèi)2Mbit/s帶寬，已能實(shí)現(xiàn)其在無線連接上的可視化通信。采用3G通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)有：頻譜利用率高、費(fèi)用低廉、快速登錄、信息高速傳輸、非視距傳輸、高保密性等。

3G通信模塊有效地解決了機(jī)器人采用有線或無線遠(yuǎn)程監(jiān)控中出現(xiàn)的控制距離有限及圖像傳輸質(zhì)量問題，使得大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸成為可能，從而完善了系統(tǒng)終端的強(qiáng)大功能。

2008年，我國第二炮兵工程學(xué)院針對救援機(jī)器人在救援區(qū)進(jìn)行圖像采集的問題，提出了一種基于3G的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了3G通信技術(shù)對救援機(jī)器人進(jìn)行指揮和實(shí)時(shí)視頻傳輸，而且配備GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀進(jìn)行精確導(dǎo)航。機(jī)器人控制系統(tǒng)主要包括終端模塊、3G傳輸網(wǎng)絡(luò)、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，用于對機(jī)器人的現(xiàn)場環(huán)境、位置、傳感器等指數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，為機(jī)器人的指揮控制創(chuàng)造有利的條件。該系統(tǒng)基于3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像傳輸，在處理器端增加了一個(gè)視頻傳輸流量控制模塊，而且監(jiān)控端可以通過接收緩沖區(qū)尺寸變化的反饋來解決3G環(huán)境下視頻傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它解決了目前救援機(jī)器人在有線和無線遠(yuǎn)程監(jiān)控中遙控距離短、定位困難、傳輸數(shù)據(jù)量少的問題。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體組成如圖2所示，帶流量控制的視頻傳輸系統(tǒng)框圖。

GPS是由美國國防部的陸海空三軍在20世紀(jì)70年代聯(lián)合研制的新型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)， 它的英文名稱是“navigationsatellite timing andranging ／ global positioning system”，其意為

“衛(wèi)星測時(shí)測距導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)”，簡稱“GPS”。它可以為陸地、海上、空中的用戶提供全方位的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與精確定位，具有自動(dòng)化、高效益、全天候、高精度等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代航空航天、軍事、通信、氣象、交通運(yùn)輸、資源勘探等領(lǐng)域中不可或缺的技術(shù)手段和方法。隨著全球定位技術(shù)的不斷改進(jìn)，GPS作為圖像傳輸?shù)囊环N輔助工具也發(fā)揮著極其重要的作用，與圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成一個(gè)完善的整體，為移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控及定位提供精確的信息。

Ⅲ、2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.4GHz ISM（industry science medicine）是世界公開使用的無線頻段，因其輻射超低且整體頻寬勝于其它ISM頻段被稱為一個(gè)全球性的綠色環(huán)保頻段。2.4GHz ISM頻段的圖像傳輸設(shè)備和天線體積相當(dāng)小，安裝十分便捷。有跳頻和直序列擴(kuò)頻2種工作方式：

◆跳頻方式吞吐速率低，傳輸速率較低，但是抗干擾能力較強(qiáng)且跳頻序列可以同址復(fù)用。

◆直序列擴(kuò)頻方式有較高的吞吐速率但抗干擾性能較差，且多套系統(tǒng)同址受限制。2.4GHz頻道雖有傳輸距離較近、穿透遮擋物能力較差的弱點(diǎn)，但2.4GHz射頻技術(shù)有很大的市場機(jī)會(huì)，它不需要許可證，因此是一個(gè)開放的市場，而且由于頻率較高，因而干擾信號(hào)較少，圖像傳輸效果也較好。且支持雙向通信，收發(fā)信號(hào)時(shí)不受外物遮擋，不受角度或方位的限制。

2006 年，Timothy Kinkaid博士針對微型飛行器由于飛行過程不穩(wěn)定而導(dǎo)致拍攝到的圖像信號(hào)不穩(wěn)定的問題，提出了一種新型的無線圖像傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用2.4GHz發(fā)射頻率，功耗為50mW，視頻發(fā)射器質(zhì)量為1.6g，飛行器上攜帶的攝像頭質(zhì)量約為3.3g，天線采用全向探測，通過2.4GHz無線通訊系統(tǒng)，可以及時(shí)將偵察到的圖像信息傳回地面控制站。采用該系統(tǒng)傳輸?shù)膱D像非常穩(wěn)定，減小了飛行不穩(wěn)定對圖像質(zhì)量的影響。

另外，1.2GHz、5.8GHz在無線圖像傳輸方面也有一定的應(yīng)用，但是由于其對無線環(huán)境要求過高，所以只能在特定的環(huán)境下進(jìn)行使用，比如1.2GHz在空中無人機(jī)的無線圖像傳輸，5.8GHz在樓宇頂端點(diǎn)對點(diǎn)無線網(wǎng)橋的圖像傳輸。

【展望未來】

目前，隨著3G技術(shù)的發(fā)展和服務(wù)成本的降低，3G無線圖傳技術(shù)將依其強(qiáng)大的優(yōu)勢占據(jù)民用方面很大的市場。由此可見，移動(dòng)機(jī)器人的無線圖像傳輸技術(shù)不僅在運(yùn)用在軍事上，在民用方面(尤其無線電玩具)也極受歡迎。