用于无人飞行器遥控链路与数传链路聚合的通讯处理系统的制作方法

本实用新型涉及无人飞行器技术领域，具体涉及一种用于无人飞行器遥控链路与数传链路聚合的通讯处理系统。

背景技术：

无人飞行器包括固定翼、单旋翼带尾桨直升机、共轴双桨直升机、多旋翼飞行器等各种分支。这些无人飞行器由于具有体积小、重量轻、成本低、使用方便、无人员伤亡等优点，在航空摄影、交通监控、地理测绘、电力巡线以及侦察等方面具有广阔的应用前景。

通常情况下，这些无人飞行器上会装备两条无线通讯链路，其中：遥控链路包括遥控器和接收机，在手动遥控飞行模态下，遥控器将无人机飞行员对飞行器各个通道的遥控动作转化成数字信号并通过无线发送给接收机，无人飞行器上的飞行控制系统对接收机信号进行解码实现飞行器的手动遥控飞行；数据传输链路由分别安装在无人飞行器和地面站系统上的两套无线通讯模块组成，无人飞行器通过数据传输链路向地面站系统发送自身的飞行状态信息，地面站系统通过数据传输链路向无人飞行器发送航点管理命令和各种配置命令。

现有的无人机系统大都采用两条独立的遥控链路和数据传输链路，普遍存在以下问题：

（1）市场上现有的遥控链路遥控距离有限，如FUTABA的2.4GHz遥控链路，作用距离一般在800米以内，难以满足远距离情况下的遥控需要；

（2）两条无线通讯链路不可避免地会增加无人飞行器的重量、功耗、成本并带来额外的电磁兼容性问题，给无人飞行器的设计与制造带来困难。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有无人飞行器遥控链路作用距离有限且两条无线链路所带来的重量、功耗、成本增加以及电磁兼容性问题，并提供了一种用于无人飞行器遥控链路与数传链路聚合的通讯处理系统。

本实用新型提供：一种用于无人飞行器遥控链路与数传链路聚合的通讯处理系统，其包括SBus电平转换电路、电源转换电路、通讯电平转换电路以及MCU处理器电路，

所述SBus电平转换电路的输入端与作为遥控链路的SBus接收机的输出端连接，其输出端与MCU处理器电路的UART6串口连接，将SBus接收机的信号转换成串口TTL电平；

所述电源转换电路一端与输入电压连接，并对SBus电平转换电路、通讯电平转换电路、MCU处理器电路和SBus接收机提供3.3V和5V的电源；

所述通讯电平转换电路一端与MCU处理器电路的UART2和UART4串口连接，另一端通过RS422总线和RS232总线分别与无线数传链路和地面站系统连接，实现将串口TTL电平与RS422电平、RS232电平之间的转换；

所述MCU处理器电路聚合SBus接收机输出的手动遥控信号和地面站系统的上传指令，并通过无线数传链路与无人飞行器实现数据传输和接收。

所述SBus电平转换电路包括SBus接收机接口JP1和单路反相器芯片U1；所述SBus接收机接口JP1与SBus接收机连接，其1脚连接单路反相器芯片U1的3脚，其2脚接5V电压，管脚3接地；所述单路反相器芯片U1的3脚接地，其4脚与MCU处理器电路的UART6串口连接，其5脚接3.3V电压。

所述电源转换电路包括输出5V电压的隔离式DC-DC降压转换电路和输出3.3V电压的线性降压电路。

所述隔离式DC-DC降压转换电路包括隔离降压转换器芯片U2，所述隔离降压转换器芯片U2的1脚和2脚与电源接口JP2连接，所述隔离降压转换器芯片U2的6脚输出5V电压，所述隔离降压转换器芯片U2的5脚接地，所述隔离降压转换器芯片U2的1脚和2脚之间并联电解电容C1，所述隔离降压转换器芯片U2的6脚通过电解电容C2接地。

所述线性降压电路包括线性稳压电源芯片U3，所述线性稳压电源芯片U3的3脚接隔离式DC-DC降压转换电路输出的5V电压，并依次通过电解电容C3和电容C4接地，所述线性稳压电源芯片U3的1脚接地，所述线性稳压电源芯片U3的2脚依次通过电解电容C5和电容C6接地，并输出3.3V电压。

所述通讯电平转换电路包括RS422电平转换芯片U4、RS232电平转换芯片U5、RS232/422选择跳线接口JP3、RS422接口JP4、无线数传链路DB9公口接口JP5和地面站系统DB9母口接口JP6，所述RS232/422选择跳线接口JP3的1脚与RS422电平转换芯片U4的2脚连接，所述RS232/422选择跳线接口JP3的3脚与RS232电平转换芯片U5的9脚连接，所述RS232/422选择跳线接口JP3的2脚与MCU控制器电路连接，RS422电平转换芯片U4、电阻器R1、RS422接口JP4组成TTL-RS422电平转换电路； RS232电平转换芯片U5、电容器C7、C8、C9、C10、无线数传链路DB9公口接口JP5、地面站系统DB9母口接口JP6组成TTL-RS232电平转换电路。

所述MCU处理器电路包括MCU处理器芯片U6、稳压电路和指示电路。

所述MCU处理器芯片U6为STM32F405RBT6芯片。

本实用新型通过通讯处理系统将无线遥控链路的数据帧通过无线数传链路发送给无人飞行器，如此可将无人飞行器上的由无线遥控链路和无线数传链路实现的遥控和数据传输功能合并到一条无线数传链路实现，既降低了无人飞行器的重量、功耗、成本和电磁兼容性影响，又通过大功率的无线数传链路有效延长了遥控的距离。

附图说明

图1是本实用新型的应用原理图。

图2是SBus电平转换电路的电路原理图。

图3是电源转换电路的电路原理图。

图4是通讯电平转换电路的电路原理图。

图5是MCU处理器电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型提供一种用于无人飞行器遥控链路与数据传输链路聚合的通讯处理系统，其包括SBus电平转换电路101、电源转换电路102、通讯电平转换电路103、MCU处理器电路104。

所述SBus电平转换电路101的主要作用是将遥控链路SBus接收机的信号经单路反向芯片转换成TTL电平的UART串口信号，其输入端与SBus接收机的输出端连接，其输出端与MCU处理器电路104的UART6串口连接；所述电源转换电路102一端与18-36V的输入电压连接，将输入电源转换成5V和3.3V电压输出，为SBus电平转换电路101、通讯电平转换电路103 、MCU处理器电路104和SBus接收机200供电；所述通讯转换电路103的主要作用是实现UART串口TTL电平与RS422电平、RS232电平之间的转换，其一端与MCU处理器电路104的UART2和UART4串口连接，另一端通过RS422总线和RS232总线分别与无线数传链路300和地面站系统400连接；所述MCU处理器电路104的主要作用是分别通过UART6串口和UART4串口接收SBus接收机输出手动遥控信号和地面站系统400的上传到飞行器的命令，将两路信号聚合并通过无线数传链路300发送到无人飞行器，同时将无线数传链路300从飞行器接收到的飞行状态信息通过UART4经通讯电平转换电路转发给地面站系统400。

所述SBus电平转换电路101包括SBus接收机接口JP1和单路反相器芯片U1；所述SBus接收机接口JP1用于连接SBus接收机200，其1脚连接单路反相器芯片U1的 3脚， 2脚接5V电压，3脚接地；所述单路反相器芯片U1的3脚接地，4脚与MCU处理器芯片U6集成的UART6串口（引脚PC7）连接，5脚接3.3V电压。

所述电源转换电路102包括输出5V电压的隔离式DC-DC降压转换电路和输出3.3V电压的线性降压电路。

所述电源转换电路102由降压转换器芯片U2、线性稳压电源芯片U3、电源接口JP2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6组成。

其中隔离降压转换器芯片U2、电容C1、电容C2组成隔离式DC-DC降压转换电路，将18-36V的输入电压转换成5V稳定电压；所述隔离降压转换器芯片U2采用广州奥特电源科技有限公司的WRB2405CS-3W模块；所述电容C1、电容C2起稳定电压作用。

线性稳压电源芯片U3、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6组成线性降压电路，将隔离式DC-DC降压转换电路输出的5V稳定电压转换成3.3V稳定电压；线性稳压电源芯片U3采用TI公司的LM1117-3.3线性稳压芯片；电容C3、电容C4、电容C5、电容C6起稳定电压作用。

所述通讯电平转换电路103由RS422电平转换芯片U4、RS232电平转换芯片U5、RS232/422选择跳线接口JP3、RS422接口JP4、无线数传链路DB9公口接口JP5、地面站系统DB9母口接口JP6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R1组成。RS232/422选择跳线接口JP3用于选择与无线数传链路的接口；当JP3的1脚和2脚短接时，通过RS422接口与无线数传链路连接；当JP3的2脚和3脚短接时，则通过RS232接口与无线数传链路连接；JP3的1脚与由RS422电平转换芯片U4的2脚连接、2脚与MCU处理器芯片U6集成的UART2串口的输入管脚（引脚PA3）连接，3脚与RS232电平转换芯片U5的9脚连接。RS422电平转换芯片U4、电阻R1、RS422接口JP4组成TTL-RS422电平转换电路；RS422电平转换芯片采用Maxim公司的Max3488芯片，其3脚与MCU处理器芯片U6集成的UART2串口的输出管脚（引脚PA2）连接；电阻R1起匹配终端电阻的作用；RS422接口通过线缆与无线数传链路300的RS422端口连接；RS232电平转换芯片U5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、无线数传链路DB9公口接口JP5、地面站系统DB9母口接口JP6组成TTL-RS232电平转换电路；RS232电平转换芯片U5采用Maxim公司的Max3232芯片，其10脚和11脚分别与MCU处理器芯片U6集成的UART2和UART4串口的输出管脚（引脚PA2、PA0）连接，其12脚与MCU处理器芯片U6集成的UART4串口的输入管脚（引脚PA1）连接，其7脚、8脚分别与无线数传链路DB9公口接口JP5的3脚和2脚连接，其13脚、14脚分别与地面站系统DB9母口接口JP6的3脚和2脚连接；无线数传链路DB9公口接口JP5通过串口线与无线数传链路300的RS232端口连接；地面站系统DB9母口接口JP6通过串口线与地面站系统400的RS232端口连接；电容C7、电容C8、电容C9、电容C10配合电平转换芯片U5产生RS232通讯所需的±9V电压，电容C7的两端分别连接RS232电平转换芯片U5的1脚和3脚，电容C8的两端分别连接RS232电平转换芯片U5的4脚和5脚，电容C9两端分别与电平转换芯片U5的2脚和电源地连接，电容C10两端分别与电平转换芯片U5的6脚和电源地连接。

MCU处理器电路104包括MCU处理器芯片U6、有源晶体振荡器OSC1、JTAG调试接口JP7、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、LED指示灯D1、LED指示灯D2、LED指示灯D3、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21。MCU处理器芯片U6采用意法半导体公司的STM32F405RBT6芯片；有源晶体振荡器OSC1为8MHz有源晶体振荡器；JTAG调试接口JP7用于连接JTAG调试器实现程序下载与在线调试；电阻R2将MCU处理器芯片U6的BOOT0引脚下拉接地，使程序从MCU处理器芯片U6内置的Flash存储器开始运行；LED指示灯D1、LED指示灯D2、LED指示灯D3和电阻R3、电阻R4、电阻R5构成3个LED指示电路，LED的亮灭由MCU处理器芯片U6的PB12、PB13、PB14管脚控制，电阻R3、电阻R4、电阻R5起限流作用；电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21起稳定电压作用。

MCU处理器电路104集成的UART6初始化为100000bps、8位数据位、2位停止位、无奇偶校验，MCU处理器电路104集成的UART2和UART4均初始化为115200bps、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验；MCU处理器电路104集成的UART6串口接收到SBus接收机200发送的完整的数据帧后，等待UART2发送端口空闲后，将接收到的数据帧通过UART2发送给无线数传链路300；MCU处理器电路104集成的UART4串口接收到地面站系统400发送的完整的数据帧后，等待UART2发送端口空闲且没有SBus数据帧需要发送后，将接收到的数据帧通过UART2发送给无线数传链路300；MCU处理器电路104集成的UART2接收到无线数传链路300发送的完整的数据帧后，等待UART4发送端口空闲后，将接收到的数据帧通过UART4发送给地面站系统400。

实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。