一般無人操作小艇(Remotely Operated Vehicle;簡稱ROV)是由工作船上的操縱者經由控制台的人機介面，透過電纜來操控及觀測。換言之，操作者或觀測者必須跟隨設備出海作業，而其它未隨行的人員人無法即時獲得資訊或操控ROV。本文希望藉由網際網路通訊來突破這個限制。往後的操作者不需要隨工作船出海，只需透過網路即可對遠端的ROV進行操控。本論文將根據前述的目標架構一組網路遠端控制系統。使用者只要利用瀏覽器並經過使用者的身份認證，便可對架設在遠端的物理系統（如：馬達、CCD攝影機）進行控制。

本論文的實驗是架構在PC(Personal Computer)Microsoft Windows 98作業系統下，程式語言則採用Java。採用Java是它內建有網路通訊、加密、跨平台及強大的圖形使用者介面等功能，同時Java Applet也可以透過瀏灠器而被下載。在網路通訊方面是利用java.net這個package所提供的Socket作為撰寫主從式程式的通訊介面，傳輸控制命令及影像訊息等。由於Java語言本身所提供的類別庫並不能直接控制電腦的硬體設備，所以對於攝影機及步進馬達的控制，則需借助JNI(Java Native Interface)讓Java與C語言所撰寫的低階驅動程式結合。網路通訊中，安全性是重要的考量之一，本論文也利用Java本身所提供的訊息摘要法(Message Digest)來撰寫身份認證程式，根據不同的使用者給予不同的使用權限。

本論文的實驗中，以台灣學術網路的環境為基礎，規劃了幾個測試地點（包括有基隆海洋大學、中山大學機械所及中山大學海下所）。當測試端的使用者透過瀏灠器連結上伺服端，通過使用者身份認證後，使用者可以透過網路來控制架設在遠端的步進馬達左轉或右轉，並觀看由伺服端攝影機所擷取的畫面。經過以上幾個地點的測試，影像資料傳輸的速度，並沒有因為測試地點的遠近而有多大的差易，平均每個畫面傳輸需要6.5秒。本論文的實驗架構已成功地將網路資料傳輸、網路安全性及硬體的控制做一個整合範例。未來可利用此架構發展出許多應用，如目前最受著目的資訊家電(Information Appliance;I.A)。

Conventionally, pilots control ROV (Remotely Operated Vehicle) with on-board console connected to the vehicle with a power/signal tether. For those who want to operate the vehicle or observe the underwater scenery would need to sit right by the console. Operation of the vehicle or the real time data acquired by vehicle's sensors is not possible or available for the scientist who is not on-board. Recently, there has been a vast development and application of Internet technology on both new emerging fields and conventional fields as well. This motivates us to design an Internet-based man-machine interface to overcome the aforementioned limits.

We choose Java to be the core language for its excellency in communication, security, portability and graphics user interface (GUI). On the other hand, Java suffers from lacking the interface to do low level access to the hardware of the computer. This means that Java can not accomplish hardware control by itself. However, this limitation can be removed by including JNI (Java Native Interface) which provides a protocol for Java to communicate with DLL written in C. Security is also a major concern of Internet-based applications. We use Java's built-in security package to carry out "Message Digest" computation for the login authentication. Different level of privileges are given to the users according to their user name and password. So any user who has access to Internet can use internet browser (Microsoft IE or Netscape) to control the system remotely.

In this thesis, we use a CCD camera mounted on a stepping motor to represent the whole ROV system. Different subject users over the TANET, including NTOU in Keelung, ME and IUT NSYSU in Kaohsiung, are tested. We find that under the current internet infrastructure in Taiwan, our system can deliver as least one 160x120 24-bit color frame every 2 seconds or so. Control commands for the stepping motor experiences no significant delay. This preliminary result indicates a similar structure can be adopted in developing I.A (Information Appliance).

目錄

第一章 緒論 1
1.1 前言 …………………………………………………………………. 1
1.2 研究動機 ……………………………………………………………. 2
1.3 相關研究 ……………………………………………………………. 4
1.4 研究目的 ……………………………………………………………. 5
第二章 Java簡介及應用 6
2.1 Java簡介 …………………………………………………………….. 6
2.1.1 Java的歷史 ……………………………………………………. 6
2.1.2 Java的特色 ……………………………………………………. 7
2.1.3 Application與Applet之比較 …………………………………. 9
2.2 Java原生方法介面(Java Native method Interface, 簡稱JNI) ……… 9
2.2.1 JNI使用時機 …………………………………………………… 11
2.2.2 JNI 範例 ………………………………………………………... 12
2.3 Java密碼功能 ………………………………………………………… 14
2.3.1 簡介 …………………………………………………………….. 14
2.3.2 編密的總類 …………………………………………………….. 16
2.3.3 電子簽章 ……………………………………………………….. 18
2.3.4 美國出口限制 ………………………………………………….. 18
2.4 Java其他應用 ………………………………………………………… 19
第三章 測試平台 …………………………………………………………… 20
3.1 Java Socket介面 ………………………………………………………. 20
3.1.1 什麼是Socket …………………………………………………... 20
3.1.2 Java Socket應用程式設計流程 ………………………………… 22
3.2 使用者權限及認證 …………………………………………………… 23
3.3 視訊系統 ……………………………………………………………… 25
3.4 攝影機運動控制 ……………………………………………………… 26
3.4.1 硬體介紹 ………………………………………………………. 26
3.4.2 系統控制流程 …………………………………………………. 27
第四章 實驗 ………………………………………………………………… 29
4.1 Web Server的架設 …………………………………………………….. 29
4.2 網路通訊條件 …………………………………………………………. 30
4.3 Phase 1 ………………………………………………………………… 32
4.4 Phase 2 ………………………………………………………………….. 33
第五章 結論 ………………………………………………………………… 39
5.1 討論 ……………………………………………………………………. 39
5.2 應用 ……………………………………………………………………. 42
5.3 未來發展 ……………………………………………………………... 44
附錄A 相關演算法 ……………………………………………………….. 49
附錄B Servlet ……………………………………………………………... 51
附錄C RMI(分散式計算) ………………………………………………… 54
附錄D 步進馬達 ………………………………………………………….. 56
附錄E 8255內部結構方塊圖 …………………………………………….. 60
附錄F Printer Port …………………………………………………………. 62
附錄G Web Server的安裝步驟 …………………………………………… 68

Reference

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