摘 要

近年来，随着无人系统在军事、民用等各方面的发展，地面数据采集系统的作用凸显得尤为重要，而传统的地面数据采集系统多为桌面系统，存在着操作不方便、便携性低等不足。对此，利用Android移动终端的软硬件优势，能够设计实现外部数据的采集工作。本文设计了一种基于Android平台的WIFI无线数据采集方案，并且能够在ARM11平台下稳定运行。系统采用UART-ETH-WIFI模块作为系统的服务器端，Android移动终端作为客户端，通过基于TCP的NIO Socket通信实现两者的数据传输功能，系统能够实时采集服务器端传输的各项数据，也能够将要发送的数据命令传送到服务器中。

关键词：Android；WIFI；数据采集系统；ARM11

Abstract

In recent years, with the development of unmanned system in some aspects of military and civilian, surface data acquisition system is becoming more and more important.The traditional surface data acquisition system are almost desktop systems, which there is some shortcoming like flexibility and portability. For this problem, we use the Android mobile terminal which has specific software and hardware advantages and it can be designed to achieve the acquisition of external data. The main content of this paper is to design the WIFI communication program based on Android platform and it can stably run under the ARM11 platform. The UART-ETH-WIFI module is the server side and the Android mobile terminal is the client, they transmit data through NIO Socket connection based on TCP.The system can collect the data from server, and it also can send data to the server in real-time.

Key Words：Android；WIFI；Data Acquisition System；ARM11

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 无人系统研究现状 2

1.2.2 Android系统发展现状 3

1.3 研究内容 3

1.4 论文的组织架构 3

第2章 数据采集系统主要技术 5

2.1 NIO Socket通信 5

2.2 Android系统开发技术 6

2.2.1 Android系统架构 6

2.2.2 Android开发组件 7

2.2.3 Android特点 7

2.3 本章小结 7

第3章 数据采集系统硬件设计 8

3.1 系统总体设计要求分析 8

3.2 系统总体方案介绍 8

3.3 Android应用的界面与布局设计 9

3.4 系统工程组成 10

3.5 系统NIO Socket通信方案设计 11

第4章 数据采集系统软件设计 13

4.1 Android开发环境的搭建 13

4.1.1 开发工具配置 13

4.1.2 调试工具的配置 14

4.2 Android工程的建立 15

4.3 Android 应用界面的实现 15

4.4 NIO Socket通信实现 17

4.5 客户端数据接收 19

4.6 客户端数据发送 20

4.7 程序管理 21

第5章 数据采集系统测试结果 22

5.1 PC与系统通信测试 22

5.2 WF-HLK-RM04模块与系统通信测试 23

第6章 总结与展望 25

6.1 论文总结 25

6.2 论文展望 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 课题背景

无人系统主要由无人车、无人机和无人艇组成。无人车，即智能车辆，是智能交通系统的重要组成部分，它将环境感知、路径规划、路径跟踪和底层控制等功能融为一体^[1]，在驾驶行为的智能决策、车辆导航定位以及车辆的自动控制等领域起着重要的作用，是当前最活跃的科学研究领域之一^[2]；无人机，近年来在科研、商业、军事等领域的支持下发展十分迅速，并且有着非常广阔的应用前景，它有着传统的载人飞机所无法具备的众多优点，具体来说，由于其机体无需手动控制，故在军事方面可以为军方的军事演练、侦察情报、攻击起到很大的作用，除了在军事上，其在民用和商业方面也有着同样不可小觑的能力，有越来越多的用于商业和民用的飞行器出现，例如配备有GPS的飞行器在物流方面发挥着越来越重要的作用；无人艇，即拥有机器人技术的船舶，它可以适应不断变化的外界环境，并且能够在最少的人力干涉下完成固定任务，其广泛应用于军事上的监视侦察任务，在测量、科研方面也有较广泛的应用，有极好的发展前景。

地面数据采集系统是智能交通类系统所必须的部分。以无人船舶系统为例，地面数据采集系统负责对船舶进行控制并对船舶的信息进行采集，主要包括船舶中各种传感器的实时采集数据，并且能够通过地面系统对船舶实现紧急制动等控制。传统的地面数据采集系统多桌面系统，由于体积较大不利于操作和携带，给数据的采集带来了障碍。为了解决这个问题，本文提出了一种基于Android移动终端，用WIFI对船舶的运行数据进行实时采集的方案。Android移动终端本身带有数据传输所必须的传感器和硬件模块，故与传统的系统相比，体积小，操作便携，简单灵活。近年来，移动终端高速发展，该系统的设计应运而生，具有非常广阔的发展前景。

ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构-ARMv6的第一代设计实现。ARM11 处理器一般工作在500~600MHZ，也有工作在1G频率的处理器，其处理能力很强。如果搭配DDR2内存，256M或者更多的话，就可以完美运行Android系统，故最终实现的数据采集系统若在Android移动终端可以稳定运行，则实现的系统就肯定可以在ARM11上面完美运行。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 无人系统研究现状

就无人车的发展而言，可以追溯到20世纪60年代，由美国的Barret Electronics公司开发研制的全球第一辆无人驾驶车辆^[3]，随后无人驾驶车辆开始蓬勃发展，尤其从2004年开始，美国和欧洲开始举办无人驾驶汽车比赛，强势推动了汽车无人驾驶技术的发展。美国、德国、意大利、法国等国家对无人车的控制研究一直处于世界领先水平^[4]。比较有名的无人驾驶车辆有：美国卡内基梅隆大学（CMU）的NavLab系统、意大利帕尔玛大学的ARGO智能车、德国的VaMoRs-P型无人车系统和Google的无人驾驶汽车等^[5]。

对于无人车的研究主要在部分高校和科研院所进行，目前几乎没有发展到企业，故没有真正用到实际的城市交通中，所以发展还是比较缓慢的。清华大学和国防科技大学自动化研究所对无人车智能控制的研究比较深入，已经相继开发了可以在真实的道路上运行的无人车^[6]。