一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无人驾驶飞艇遥控、观测应用领域，具体是一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置。
【背景技术】
[0002]目前，在野外无人机领域，低空无人驾驶飞艇具有驻空时间长、稳定性好、容易操控、装备载荷大等优点，一直受到民用市场的青睐，目前主要用于监控、航拍、观测等领域。无人飞艇在控制上一般分为人工遥控飞艇与自主飞行飞艇两大类。自主飞行飞艇复杂度高、成本高，一般适用于飞行作业路径相对比较规律的场合，而对于应急处理观测场合或需要灵活机动的观测场合，大部分采用人工遥控飞艇执行。
[0003]对于人工遥控飞艇的无线通信链路大部分采用公网3G通讯或自主研发的无线方式通讯，两种方式各有优点，当飞艇的作业区域公网没有覆盖或因为自然灾害导致公网瘫痪时，还是要依赖自主研发的无线方式遥控。目前市面上自主研发的遥控链路一般都采用某一无线频率进行数据传输，当飞艇飞抵环境复杂的山区作业，或飞行到某个频率干扰比较严重的区域时，存在通讯联络失效从而导致飞艇失控的隐患。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，采用二路不同特性无线通信链路进行冗余传输，当其中一路无线通信链路通讯质量不达标时，采用另外一路无线通信链路控制飞艇返回，以免飞艇失控。
[0005]本实用新型的技术方案为:
[0006]一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，包括有地面遥控发射装置与艇载遥控接收装置，所述的地面遥控发射装置包括有遥控单片机，分别与遥控单片机连接的第一低频无线模块、第一高频无线模块、遥控电池和遥控键盘；所述的艇载遥控接收装置包括有艇载单片机，分别与艇载单片机连接的第二低频无线模块、第二高频无线模块、艇载电池和飞艇控制器；所述的第一低频无线模块和第二低频无线模块连接，所述的第一高频无线模块与第二高频无线模块连接。
[0007]所述的地面遥控发射装置还包括有与遥控单片机连接的显示屏。
[0008]所述的遥控单片机和第一低频无线模块通过SPI总线连接，遥控单片机和第一高频无线模块通过SPI总线连接，遥控单片机和遥控键盘通过I2C总线连接。
[0009]所述的艇载单片机和第二低频无线模块通过SPI总线连接，艇载单片机与第二高频无线模块之间通过SPI总线连接，艇载单片机与飞艇控制器之间通过RS-485总线连接。
[0010]所述的遥控单片机和艇载单片机均选用ARM7单片机。
[0011]本实用新型的优点是:
[0012]本实用新型采用二种不同特性的无线通信链路实现信息的传输，当其中一路无线通信链路通讯质量不达标或失效时，可以通过另一路无线通信链路控制飞艇返回，以免飞艇失控；其中二路无线通信链路分别采用的不同的传输频段一433M低频和2.4G高频频段，其无线波长差别大，绕射特性差别大，防止同时出现通信干扰或同时出现通信盲区。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图2是本实用新型地面遥控发射装置的结构框图。
[0015]图3是本实用新型艇载遥控接收装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0016]见图1，一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，包括有地面遥控发射装置I与艇载遥控接收装置2 ;见图2，地面遥控发射装置I包括有遥控单片机11，分别与遥控单片机11连接的第一低频无线模块12、第一高频无线模块13、遥控电池14、遥控键盘15和显示屏16 ;见图3，艇载遥控接收装置2包括有艇载单片机21，分别与艇载单片机21连接的第二低频无线模块22、第二高频无线模块23、艇载电池24和飞艇控制器25 ;第一低频无线模块12和第二低频无线模块22连接，第一高频无线模块13与第二高频无线模块23连接；其中，遥控单片机11和第一低频无线模块12通过SPI总线连接，遥控单片机11和第二高频无线模块13通过SPI总线连接，遥控单片机11和遥控键盘15通过I2C总线连接，遥控单片机11和显示屏16通过内部并行总线连接；艇载单片机21和第二低频无线模块22通过SPI总线连接，艇载单片机21与第二高频无线模块23之间通过SPI总线连接，艇载单片机21与飞艇控制器25之间通过RS-485总线连接；遥控单片机11和艇载单片机21均选用ARM7单片机。
[0017]考虑飞艇在复杂的空间环境下作业时(如山区、高大建筑物遮挡区)，无线信号可能出现盲区或受干扰，从而导致通讯失败。为此，两个无线信道采用了不同的频段，两个低频无线模块12，22之间相互发送信息构成低频传输链路，两个高频无线模块13，23之间相互发送信息构成高频传输链路；其中低频无线模块采用433M频段，高频无线模块采用2.4G频段，2个频段的无线信号波长相差大，传输的绕射与穿透性能差异大，可以较好地适应复杂的空间地形环境，另外，两个无线信道的电磁波频率相差较大，同时受到干扰的可能性也较小，可以适应更复杂的电磁作业环境。
[0018]在作业过程中，地面遥控发射装置I与艇载遥控接收装置2之间实时测试低频传输链路的传输质量，其方法为:地面遥控发射装置I通过低频传输链路一一第一低频无线模块12定时10ms向艇载遥控接收装置2的第二低频无线模块22发送查询心跳包，艇载遥控接收装置2接收到查询心跳包后，立即通过低频传输链路发送确认应答包；其中，查询心跳包中含有帧头、遥控数据、应答模式、流水号、校验码等信息，确认应答包中同时含有帧头、采集数据、流水号、校验码等信息；应答包的流水号与所查询心跳包的流水号相同。
[0019]地面遥控发射装置I发送一帧查询心跳包，并在20ms内接收到对应的确认应答包时，认为传输成功，否则认为传输失败。并对最近100次的传输情况进行统计，记录传输成功率，当心跳包传输成功率低于50%时，或者连续传送20次的心跳包都失败时，认为低频传输链路传输性能不可靠。
[0020]同时，在作业过程中，地面遥控发射装置I与艇载遥控接收装置2之间实时测试高频传输链路的传输质量，其方法与低频链路测试方法相同。
[0021]地面遥控发射装置I所发送的正常遥控指令包含在查询心跳包中的“遥控数据项”中发送，艇载遥控接收装置2需要回传的采集信息包含在确认心跳包中的“采集数据项”中发送。
[0022]在作业过程中，当低频传输链路与高频传输链路性能都可靠时，地面遥控发射装置I向艇载遥控接收装置2之间传输的操作指令通过传输成功率高的链路发送；另外一路传输链路仅进行传输质量测试通讯，其中查询心跳包中“遥控数据项”与确认应答包中“采集数据项”为空。
[0023]当低频传输链路与高频传输链路中只要一者的传输性能不可靠时，地面遥控发射装置I发出报警，提示操作人员遥控飞艇返回。
[0024]艇载遥控接收装置2的采集数据根据无线通信的链路质量状况可采用二种不同的模式传输:
[0025]模式一的传输方法为:当二路无线通信链路的心跳包传输成功率都高于50%时，艇载遥控接收装置2对需要回传的采集信息进行集中回传，即每次应答确认包中同时包含有当前飞艇的高度、风速、电机转速、GPS坐标、观测测绘等信息，此时形成数据包长度较长，传输频次较低，可以节省电池的用电量。
[0026]模式二的传输方法为:当二路无线通信链路的心跳包传输成功率都低于50%时，艇载遥控接收装置2对需要回传的采集信息进行分批传输，即每次应答确认包中只包含当前高度、风速、电机转速、GPS坐标、观测测绘中的一种信息，每种信息依次传输，以减短数据包的长度，提高传输成功率，此时耗电量较大。
【主权项】
1.一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，包括有地面遥控发射装置与艇载遥控接收装置，其特征在于:所述的地面遥控发射装置包括有遥控单片机，分别与遥控单片机连接的第一低频无线模块、第一高频无线模块、遥控电池和遥控键盘；所述的艇载遥控接收装置包括有艇载单片机，分别与艇载单片机连接的第二低频无线模块、第二高频无线模块、艇载电池和飞艇控制器；所述的第一低频无线模块和第二低频无线模块连接，所述的第一高频无线模块与第二高频无线模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，其特征在于:所述的地面遥控发射装置还包括有与遥控单片机连接的显示屏。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，其特征在于:所述的遥控单片机和第一低频无线模块通过SPI总线连接，遥控单片机和第一高频无线模块通过SPI总线连接，遥控单片机和遥控键盘通过I2C总线连接。
4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，其特征在于:所述的艇载单片机和第二低频无线模块通过SPI总线连接，艇载单片机与第二高频无线模块之间通过SPI总线连接，艇载单片机与飞艇控制器之间通过RS-485总线连接。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，其特征在于:所述的遥控单片机和艇载单片机均选用ARM7单片机。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无人驾驶观测飞艇多通道无线遥控装置，包括有地面遥控发射装置与艇载遥控接收装置；地面遥控发射装置包括有遥控单片机，分别与遥控单片机连接的第一低频无线模块、第一高频无线模块、遥控电池和遥控键盘；艇载遥控接收装置包括有艇载单片机，分别与艇载单片机连接的第二低频无线模块、第二高频无线模块、艇载电池和飞艇控制器；第一低频无线模块和第二低频无线模块连接，第一高频无线模块与第二高频无线模块连接。本实用新型采用二种不同特性的无线通信链路实现信息的传输，当其中一路无线通信链路通讯质量不达标或失效时，可以通过另一路无线通信链路控制飞艇返回，以免飞艇失控。
【IPC分类】G08C17-02
【公开号】CN204614192
【申请号】CN201520297964
【发明人】江东胜, 杨国俊, 吕少军, 孔德涛, 陈剑迺, 费传学, 林杰华, 鲍红杰, 赵鹏
【申请人】国家电网公司, 国网安徽省电力公司六安供电公司, 合肥工业大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月9日