小型无人机无线遥控系统的实现

fearther

介绍了小型无人机无线遥控系统的组成以及各部分的原理结构，分析了各部分的工作过程，并着重阐述了其中的几种关键技术，如指令编码、调制发送、遥控接收等，最后对系统的整体性能进行了评价

1 引言
当前，小型无人机作为新一代的空中模拟器材，可以满足高炮、dao dan等射击和战术演练的需要，还可应用于敌前沿空中战术侦察，为提高战斗
力提供保障．从长远目光来看，无人机在实际战争中将发挥越来越大的作用．例如，在2003年的伊拉克战争中，美国的陆军、海军、空军以及海军陆战队都使用了无人机．它们大量地参加战斗，不但执行战略侦察、战术侦察、作战评估等保障性任务，而且还担负空袭伊拉克防空雷达、dao dan阵地、重要地面目标等进攻性任务．现代战争的客观需求和信息技术为首的现代航空技术强有力的推动，使无人机在未来军事斗争中将扮演越来越重要的角色．
无人机在执行飞行任务的过程中，必须由地面人员发出遥控指令加以控制，使之做出各种动作，完成既定任务，实现预期目的．这些都是通过遥控系统来实现的，遥控系统是无人机的大脑和决策部分．
2 遥控系统的结构
遥控系统由操纵器、控制电路、无线数传电台和遥控接收机组成，它的系统结构框图如图1所示．
(1)操纵器
操纵器由主操纵器和副操纵器组成，它们主要完成两个功能：一是为遥控发射机提供一个编码信号，二是为地面遥测提供一个测距基准信号．

操纵器采用键盘扫描的方式．通过按键识别，将每个按键对应的遥控指令转换成八位编码信号，并由单片机的串口发出．
本文叙述的小型无人机遥控系统共包含33个指令，至少需要33个按键，故操纵器采用了6行6列的阵列键盘扫描方式，如图2所示．它利用单片机的两个端口，一个作为扫描信号输出口，一个作为信号接收口或称为回扫信号输入口．如果没有键按下时，行线和列线之间是不相连的，而当有键按下时，行线和列线接通．如果在列线上加上信号，根据行线的状态，便可得知是否有键按下．如果在列线上逐行加上一个扫描信号，就可判断按键的位置．每一个按键分别对应一个遥控指令，当微处理器判断并确认有键按下时，便产生一个相应的指令编码信号并进行发送．编码信号要求稳定可靠，抗干扰性能好，误码率低．
(2)控制电路
控制电路主要完成主副操纵器的优先级判别和控制，它接收主副操纵器的输出控制信号，并加以判断．当主操纵器没有键按下时，控制电路允许副操纵器的指令经数传电台发出，而当主操纵器有键按下或者主副操纵器的按键同时按下时，控制电路把副操纵器的指令屏蔽，从而飞机只执行主操纵器所发出的指令，且主操纵器释放后1s之内不响应副操纵器的操作．当主副操纵器工作正常而5s之内又都没有按键按下时，控制电路需要发出一串空指令，表示与机上联系并没有断开；而如果30s之内都没有接收



到主副操纵器发出的指令，则认为操纵器出现故障，控制电路此时必须发出回收指令，确保飞机不致丢失．
(3)无线数传电台
无线数传电台主要完成指令编码信号的调频和高频功率放大，然后经过发射天线将编码信号发送出去，其工作的原理如图3所示．
当编码指令需要发射时，数字编码信号先进人调制解调器，由调制解调器产生相应的FSK(频移键控)或MSK信号，去调制发射VCO(双压控振荡
器)并产生所需的射频信号，然后经射频功放由天线发射出去．
无线数传电台具有选频的功能，可以通过8位拨码开关手动设置频率，共可设置256个频点，每两个频点间隔为25KHz，那么它的最大可调频率则为6．4MHz．当某一个地区的某一个频段的频率受到的干扰比较大的时候，就可通过改变拨码开关以改变发射频率，从而降低或排除干扰．





(4)遥控接收机
遥控接收机通过天线接收地面遥控发射机发出的射频信号，经过放大、混频、检波后，送人调制解调器，由调制解调器还原出发射端发出的数字信号，送给机上部分进行处理．它工作的原理如图4所示．由于数传模块采用了双压控振荡器来分别产生用于接收和发射的射频信号，因此可以实现接收和发射之间的快速转换，不会在全双工工作的时候造成信号的串扰．
3 结束语
该遥控系统在设计中采用了模块化的结构，利用软硬件结合的方法来实现，硬件部分体积小，野外飞行训练时携带方便；软件部分采用c语言编程，修改和编译仿真灵活．经多次实际的飞行试验表明，该操纵系统有效地解决了指令编码的产生、调制、发射以及故障处理的问题，且抗干扰性能好，误码率低，稳定可靠．

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岸声

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NeoLu

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