目前，便攜式移動機器人全自主控制方式尚不成熟，其監控系統普遍采用人在環半自主控制方式設計。為滿足攜帶、系統小型化、嵌進式的結構特點，故設計便攜式移動機器人手持監控系統，并將其用于履帶結構便攜式移動機器人實驗平臺。

　　功能設計

　　手持監控系統對便攜式移動機器人起到監視與控制的全局性作用。手持監控系統可劃分為視頻圖像監視模塊、狀態信息監測模塊、遠控指令模塊、無線通訊模塊、數字與圖交互模塊、全局路徑規劃模塊六大功能模塊（見圖1）。

　　視頻圖像監視模塊對便攜式移動機器人所處環境進行視頻監視；狀態信息監測模塊對機器人自身狀態信息的監測；遠控指令模塊實現基本的運動指令編碼以及發送；無線通訊模塊實現運動指令、狀態信息、視頻信號等數據的無線傳輸；數字輿圖交互模塊實現環境地理信息的數字化顯示及人機交互功能；全局路徑規劃模塊實現點到點的最優路徑搜索功能。

　　硬件系統

　　手持監控系統的硬件系統可劃分為若干模塊，各個模塊實現自身相對獨立的功能。

　　硬件結構與接口

　　手持監控系統硬件系統采用基于嵌進式系統的PCI 總線的PC/104plus 總線結構，分為無線通訊、嵌進式圖像采集、中心處理、遠控器、液晶顯示等五大模塊。無線通訊模塊又劃分為無線數據傳輸和無線視頻傳輸模塊。無線數據傳輸模塊實現運動指令、狀態信息等窄帶數據無線傳輸；無線視頻傳輸模塊實現視頻圖像信號等寬帶數據無線傳輸。

　　硬件系統各模塊通過接口實現信息交換與數據共享。中心處理模塊通過PC/104plus 總線與嵌進式圖像采集模塊接口，實現模塊之間視頻圖像數據的傳輸。中心處理模塊與無線數據傳輸模塊及遠控器模塊通過串口連接。中心處理模塊通過TTL接口與液晶顯示模塊連接。嵌進式圖像采集模塊與無線視頻傳輸模塊通過RCA 接口實現復合視頻信號的傳輸（見圖2）。

　　硬件模塊實現

　　無線數據傳輸模塊采用微功率無線數據傳送單元實現。嵌進式圖像采集模塊采用PC/104plus總線結構的嵌進式圖像采集卡實現。中心處理模塊采用PC/104plus總線結構的單板機實現。遠控器模塊通過自行設計電路板實現按鍵掃描、指令編碼以及串口發送等功能。液晶顯示模塊采用小型彩色液晶屏實現。以上各硬件模塊實現符合手持設備小型化、便攜式的硬件要求。

　　軟件系統

　　手持監控系統的軟件系統選用Windows CE（WinCE）作為嵌進式操縱系統平臺，監控系統軟件包括：操縱系統定制、設備驅動程序開發、應用程序。應用程序又分為：鍵盤掃描模塊、串口通訊模塊、視頻處理模塊、數字輿圖模塊、路徑規劃模塊五大模塊（見圖3）。

　　操縱系統定制

　　操縱系統定制主要根據系統需要建立操縱系統平臺并對其進行相應的配置。通過平臺裁剪工具Platform Builder（簡稱PB）完成。

　　設備驅動程序開發

　　WinCE的驅動程序分為：本機設備驅動程序和流接口驅動程序［5］。本機設備是指集成到目標平臺的設備，其驅動程序由原設備制造商（OEM）提供。流接口驅動程序是指連接到WinCE平臺的外部設備驅動程序，由用戶自行開發。流接口驅動程序把外部設備看作文件系統的特殊文件，通過文件讀取函數間接地訪問外部設備。

　　嵌進式圖像采集卡驅動程序分為三部分：

　?。?） 內核部分

　　實現中斷服務例程（ISR）。內核函數實現了物理中斷號與邏輯中斷標識之間的映射關系，并調用中斷服務例程，中斷服務例程在中斷發生后向內核返回中斷邏輯標識。

　　（2） 驅動程序部分

　　實現WinCE 流接口驅動模型所需要的文件操縱接口函數，包括：采集卡初始化、數據讀取和采集卡句柄封閉。

　?。?） 應用程序部分

　　通過調用設備注冊函數將嵌進式圖像采集卡中斷驅動程序加載到系統內存，并根據采集卡初始化參數設置修改WinCE系統注冊表文件。

　　應用程序設計

　　鍵盤掃描模塊及串口通訊模塊單片機程序在單片機集成開發環境uVision2下用C語言開發外，其余模塊均在EVC（Windows CE Embedded VisualC++）下開發。

　?。?） 鍵盤掃描模塊

　　鍵盤掃描模塊主要實現單片機對薄膜鍵盤的按鍵識別及鍵值顯示功能。薄膜鍵盤屬于行列式非編碼鍵盤，按鍵的識別通常采用逐行掃描查詢法實現。程序采用軟件延時的方法處理抖動。鍵值顯示則通過單片機對液晶屏串行數據口編程實現。

　?。?） 串口通訊模塊

　　串口通訊模塊主要實現單板機與單片機之間的串行數據通訊功能。該模塊包括單板機串口通訊程序、單片機串口通訊程序、串口通訊協議三部分。

　?、?單板機串口通訊程序。由于WinCE不支持串口通訊控件的使用，所以EVC下的單板機串口通訊程序開發只能通過調用文件操縱函數實現。