一种无人机测控信号分配器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无人机遥测与遥控数据传输技术领域，具体为一种无人机测控信号分 配器。
【背景技术】
[0002] 现有的无人机测控通信过程中，无人机遥测下行信号是通过地面数据链终端测控 接口与地面控制站的实时处理计算机连接，实时处理计算机接收遥测数据帧，然后通过网 络发送到多个地面监控设备。
[0003] 地面监控设备发送遥控指令时，通过网络将遥控数据帧发送至实时处理计算机， 实时处理计算周期性地发送至地面数据链终端，形成遥控信息上行传送至无人机。
[0004] 该方式以单台实时处理计算机作为测控数据(遥控与遥测)接收与转发核心设备， 存在传输环节多，延时大、误码率高、智能化程度低、冗余性差等问题，影响无人机飞行安 全。
【发明内容】
[0005] 要解决的技术问题
[0006] 为了避免现有技术的传输环节多，延时大、误码率高、智能化程度低、冗余性差等 问题，本发明提出一种无人机测控信号分配器。
[0007] 技术方案
[0008] 一种无人机测控信号分配器，其特征在于包括单片机C8051F020、第一模拟开关 74HC4066、第二模拟开关74HC4066、第一电平转换电路75175、第二电平转换电路75175、第 三电平转换电路75175、多个电平转换电路75174和三位切换开关；第一电平转换电路 75175、第二电平转换电路75175的输出端分别连接单片机C8051F020的两个串行接口，单片 机C8051F020的10 口两个引脚分别连接第一模拟开关74HC4066、第二模拟开关74HC4066的 使能引脚，第一模拟开关74HC4066、第二模拟开关74HC4066的输出端并联后连接第三电平 转换电路75175输入端，第三电平转换电路75175的输出端连接多个电平转换电路75174,三 位切换开关与单片机C8051F020的10 口三个引脚连接。
[0009] 当用于遥测分配时，第三电平转换电路75175的输出端连接四个电平转换电路 75174。
[0010]当用于遥控分配时，第三电平转换电路75175的输出端连接两个电平转换电路 75174。
[0011] 有益效果
[0012] 本发明提出的一种无人机测控信号分配器，试验和应用表明，无人机测控信号分 配器是地面控制站与无人机平台之间通信中枢，其可靠性直接影响无人机飞行安全。无人 机测控信号分配器采用双冗余数据通道传输方式与智能化切换模式，提高了地面监控设备 与地面数据终端之间遥控与遥测数据双向传输的可靠性，减少了飞行操纵人员压力，并具 有低迟延特点，已成为无人机测控数据传输过程中不可缺少的关键设备。
【附图说明】
[0013] 图1遥测信号分配电路
[0014] 图2、2(续)遥测信号分配电路中单片机控制方法流程图
[0015] 图3遥控信号分配电路
[0016]图4、4(续)遥控信号分配电路中单片机控制方法流程图
[0017] 1-第一电平转换电路75175; 2-第一模拟开关74HC4066; 3-第二电平转换电路 75175; 4-第二模拟开关74HC4066; 5-单片机C8051F020; 6-第三电平转换电路75175; 7-第一 电平转换电路75174;8-第二电平转换电路75174;9-第三电平转换电路75174;10-第四电平 转换电路75174; 11-三位切换开关。
【具体实施方式】
[0018] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0019] 图1为遥测信号分配电路，包含单片机C8051F020、第一、第二模拟开关74HC4066、 第一、第二、第三电平转换电路75175与第一、第二、第三、第四电平转换电路75174以及三位 切换开关。第一电平转换电路75175、第二电平转换电路75175的输出端分别连接单片机 C8051F020的两个串行接口，单片机C8051F020的10 口两个引脚分别连接第一模拟开关 74HC4066、第二模拟开关74HC4066的使能引脚，第一模拟开关74HC4066、第二模拟开关 74HC4066的输出端并联后连接第三电平转换电路75175输入端，第三电平转换电路75175的 输出端连接四个电平转换电路75174;三位切换开关处的"1，2,3"分别连接到单片机 C8051R)20的10口的三个引脚上，通过"1，2,3"处的电平高低，判断工作方式。
[0020] 三位切换开关至"Γ号位，单片机C8051F020使能1路遥测对应的第一模拟开关 74HC4066,即第一模拟开关74HC4066打开，1路遥测信号传输至第三电平转换电路75175,将 差分式电平转换为TTL电平，并将TTL电平信号输入到第一、二、三、四个电平转换电路 75174,再将遥测信号恢复为差分信号，实现1路遥测分出四路信号。三位切换开关至"2"号 位的工作方式与"Γ号位相同。三位切换开关至"3"号位，通过电平转换电路75175将遥测信 号转换为与单片机C8051F020适应的TTL电平信号，单片机C8051F020根据接收到的1路遥测 数据与2路遥测数据，自行控制第一模拟开关74HC4066或第二模拟开关74HC4066的打开与 关闭。
[0021] 图2为遥测信号分配电路中单片机控制方法，初始化后，主要分为三个阶段。
[0022]第一阶段:判断三位切换开关位置:三位切换开关至"Γ号位，将1路遥测对应模拟 开关打开，表明仅接收1路号遥测，然后返回程序初始化之后。三位切换开关至"2"号位，将2 路遥测对应模拟开关打开，表明仅接收2路遥测，然后返回程序初始化之后。三位切换开关 至"3"号位，为单片机自动控制方式，进入第二阶段。
[0023]第二阶段:本阶段主要任务接收1路遥测数据。第一步，打开1路遥测接口中断响 应，关闭2路遥测接□中断响应，进入第二步。第二步，开始响应1路遥测接□中断响应，判断 在连续2秒钟时间内是否有遥测接口中断响应，如没有遥测接口数据中断响应，1路遥测数 据帧不正确次数计数器与中断响应未响应时间间隔计时器清零，关闭1路遥测对应的模拟 开关，进入第三阶段。如有1路遥测接口中断响应，接收1路遥测数据，并对收到遥测数据帧 进行正确性判断，如遥测数据帧在连续25次不正确，1路遥测数据帧不正确次数计数器与中 断响应未响应时间间隔计时器清零，关闭1路遥测模拟开关，进入第三阶段。如在25次内，接 收到正确的遥测数据帧，1路遥测数据帧不正确次数计数器与中断响应未响应时间间隔计 时器清零，打开1路遥测对应模拟开关，表明仅接收1路遥测。第三步，每次接收完1路遥测数 据帧后，对三位切换开关状态进行判断，如为"Γ或"2"号位返回第一阶段。如为"3"号位，返 回到本阶段第二步。
[0024]第三阶段:本阶段主要任务接收2路遥测数据，第一步，关闭1路遥测接口中断响 应，打开2路遥测接□中断响应，进入第二步。第二步，开始响应2路遥测接□中断响应，判断 在连续2秒钟时间内是否有遥测接口中断响应，如没有2路遥测接口中断响应，2路遥测数据 帧不正确次数计数器与中断响应未响应时间间隔计时器清零，关闭2路遥测对应模拟开关， 进入第四步。如有2路遥测接口中断响应，接收遥测数据，并对收到遥测数据帧进行正确性 判断，如遥测数据帧在连续25次不正确，2路遥测数据帧不正确次数计数器与中断响应未响 应时间间隔计时器清零，关闭2路遥测对应的模拟开关，进入第四步。如在25次内，接收到正 确的遥测数据帧，2路遥测数据帧不正确次数计数器与中断响应未响应时间间隔计时器清 零，打开2路遥测对应模拟开关，表明仅接收2路遥测。第三步，每次接收完2路遥测数据帧 后，对三位切换开关位置进行判断，如为"Γ或"2"号位返回第一阶段。如为"3"号位，返回 到本阶段第二步。第四步，判断三位切换开关位置，如为"Γ或"2"号，则为进入第一阶段，如 为"3"号，则返回到第二阶段。
[0025] 图2中，通过对遥测数据帧的帧头、校验码、同步码及帧长进行辨别，来判断遥测数 据帧正确性。表1为遥测帧的数据结构，主要包含帧头、遥测数据、校验码、同步码，总长32字 节，检验码为28字节遥测数据累加和。遥测数据帧共分为四类，帧头不同，其它相同，帧头分 别为十六进制 "51"、"5