03-电子与通信-无线通信

作者：姚博文 · 2026-09-15

无线通信（WiFi / 蓝牙 / 4G/5G / LoRa 与遥控链路）

定位：车与人（或车与车）之间的无线链路——频段选择、ROS2 over WiFi、遥控方案与断线安全 | 适用：智能小车/移动机器人开发

有线解决"车内部"的数据流，无线解决"车与外部世界"的数据流：

· **遥控链路**：人 → 车（手柄/手机/键盘），要求低延迟、断线即停；

· **数据链路**：车 → 人/云（遥测、图像、日志），要求稳定、可离线缓存；

· **定位链路**（可选）：GPS/RTK 是卫星下行，不占车端无线资源，但 RTK 的差分改正数

要走 4G/UWB/WiFi 回传，与本章链路共用带宽时要统筹。

本文覆盖：

1. WiFi（2.4G/5G 选择、mDNS/静态 IP）、蓝牙（BLE/经典 SPP）、4G/5G/LoRa 的原理与取舍；

2. **ROS2 DDS over WiFi** 的可靠性、组播（multicast）发现与 QoS 设置；

3. 遥控方案对比（物理手柄 / 手机 App / 键盘 teleop / joy 手柄）与实操；

4. 延迟与可靠性工程：心跳、断线 fail-safe、QoS 配置；

5. 典型网络拓扑（车-路由器-PC 同网段）与组网要点。

关键认知：**无线链路是整条导航链路里唯一不可靠的环节**（有遮挡/干扰/供电波动），

所以"断线后车怎么办"比"连上时多快"更重要。安全设计见 4.4 节。

| 维度 | 2.4 GHz | 5 GHz（5.8 边缘） |

| --- | --- | --- |

| 覆盖/穿墙 | 好（波长短、绕射强） | 差（衰减大） |

| 可用信道 | 中国 1~13，互不重叠的只有 1/6/11 | 多得多（中国 36~165 内多段），互不重叠信道充足 |

| 带宽上限 | 20/40 MHz（802.11n/ac） | 80/160 MHz（802.11ac/ax），峰值吞吐高数倍 |

| 干扰环境 | 极拥挤：WiFi、BLE、2.4G 遥控、微波炉、ISM | 相对干净（设备少） |

| 典型局域网延迟 | 2~20 ms（拥塞时抖动可达 50 ms+） | 1~10 ms（通常更稳） |

**选型结论**（智能小车）：

· 骨干（SoC↔PC、图像回传）优先 **5 GHz**：干扰少、吞吐高、抖动小；

· BLE 手柄/手机 BLE 只能 2.4 G，与 2.4 G WiFi 共享频段时**互相干扰**——

车端若同时跑"2.4G WiFi 数据 + BLE 手柄"，要接受延迟抖动或把数据切 5G；

· 只有 2.4G AP 时：选信道 1/6/11，AP 远离微波炉/金属，必要时把信道带宽锁 20 MHz

（40 MHz 在拥挤环境反而更差）；

· 802.11 协议本身有重传机制（ACK/重发/速率自适应），**丢帧率远低于 4G**，

局域网遥控体验主要输在**排队与信道拥塞**，不是协议不可靠。

💡 树莓派 4/5 内置双频 WiFi。联调时先用 `iw dev wlan0 link` 看当前速率，

用 `nmtui` 或 `nmcli` 锁频段。图像类大流量永远走 5G，遥控这类小包走哪边都行，

但**别和图像混在同一个拥挤的 2.4G 信道上**。

| 维度 | 经典蓝牙 SPP | BLE（低功耗蓝牙） |

| --- | --- | --- |

| 全名 | Serial Port Profile（GATT 前身时代的"串口仿真"） | Bluetooth Low Energy |

| 速率 | 1~3 Mbps（实际可用几百 kbps 量级） | 1~2 Mbps（BLE 5 及以上），实际遥测常用几十 kbps 就够 |

| 连接模型 | 常连接，功耗高 | 广播+连接，连接间隔可配（7.5 ms~数秒），深度睡眠 µA 级 |

| 范围 | ~10 m（ indoors） | ~10~30 m（开阔更好，BLE 5 增