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新型无人机操纵电子飞控系统.docx
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新型无人机操纵电子飞控系统.docx
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摘要
随着我国无人机在众多研究领域的广泛发展应用,人们已经对它的
有了越来越高的要求和期望,控制管理系统与无人机企业之间的信号进
行接口、信号数据传输也越来越受到社会重视。而新型无人机是基于四
旋翼无人机的创新。其通信接口的数据传输速度,直接影响到对无人机
的控制及遥控飞行所返回的数据信息。新型无人机操纵飞控系统是以最
小子系统为主体,搭配遥控终端、通信系统以及飞行状态显示终端子系
统组成。因此,通信接口的设计需具备一定的数据传输速度和稳定性,并
能接收到无人机上传回来数据。本课题就是在我们这个问题研究发展背
景下提出。
因此基于四旋翼无人机通信接口技术研究的基础上,本文通过上网
或图书馆查阅国内外科技文献,充分了解有关无人直升机操纵原理、相
关通信技术应用和电子控制技术的研究现状。根据电子控制系统整体结
构要求确定合适的数据通信协议后、研究各协议的关键技术,并进行相
应的时序仿真,为系统(软件)设计提供指导意见。特别要注意要保持
与负责其它子系统设计的同学之间的紧密接触,在技术上相互沟通合作,
以保证子系统间数据通信的顺畅。
关键词:新型无人机;串口通信;通信协议;飞控系统
Abstract
With the extensive development and application of China's drone in
many research fields, people have higher and higher requirements and
expectations for it. More and more social attention. The new UAV is based
on the innovation of the four-rotor UAV. The data transmission speed of its
communication interface directly affects the control of the UAV and the data
information returned by the remote control flight. The new unmanned aerial
vehicle flight control system is composed of the smallest subsystem as the
main body, with remote control terminal, communication system and flight
status display terminal subsystem. Therefore, the design of the
communication interface needs to have certain data transmission speed and
stability, and can receive the data uploaded by the drone. This topic is
proposed in the context of our research and development of this issue.
Therefore, based on the research on the communication interface
technology of the four-rotor UAV, this article consults domestic and foreign
scientific and technological literatures through the Internet or library to fully
understand the research status of unmanned helicopter control principles,
related communication technology applications and electronic control
technology. After determining the appropriate data communication protocol
according to the overall structure requirements of the electronic control
system, study the key technologies of each protocol, and perform
corresponding timing simulation to provide guidance for system (software)
design. Special attention should be paid to maintain close contact with the
students responsible for the design of other subsystems, and communicate
and cooperate with each other technically to ensure the smooth
communication of data between the subsystems.
Key Words:New UAV;Serial communication; communication
protocol;Flight control system
目录
第一章 绪论..............................................................................................1
1.1 前言...................................................................................................1
1.2 研究现状 ..........................................................................................1
1.3 本文的主要研究内容 .......................................................................2
第二章 关于通信接口和通信协议 ............................................................3
2.1 通信接口 ..........................................................................................3
2.1.1 并行通信 .........................................................................................3
2.1.2 串行通信 ........................................................................................4
2.2 通信协议 ...........................................................................................4
2.3 通信接口与通信协议的关系 ............................................................5
第三章 关于串行通信 ..................................................................................6
3.1 串行通信的通信方式 .......................................................................6
3.1.1 同步串行通信方式 .........................................................................6
3.1.2 异步串行通信方式 ........................................................................6
3.2 串行通信数据的传送方式................................................................7
3.2.1 单工方式 .........................................................................................7
3.2.2 半双工方式 .....................................................................................8
3.2.3 全双工方式 ....................................................................................8
3.3 波特率 ..............................................................................................9
3.4 串行通信的检错与纠错....................................................................9
3.5 奇偶校验 ..........................................................................................9
3.6 几种常用的串行通信接口 ...............................................................10
3.6.1 RS232 串口 ....................................................................................10
3.6.2 USB 接口.....................................................................................12
3.6.3 SPI 接口 ......................................................................................13
第四章 通信接口设计.................................................................................16
4.1 无线串口设计.................................................................................16
4.1.1 Si4432 无线收发器件功能描述....................................................17
4.1.2 串口设计思路 ..............................................................................18
4.1.3 控制接口 .......................................................................................18
4.1.4 引脚描述 ......................................................................................19
4.2 WIFI 无线模块接口设计 .............................................................20
4.3 通信协议 ........................................................................................20
4.3.1 S232 协议 ...................................................................................20
4.3.2 SPI 协议 ......................................................................................20
第五章 总结与展望 ....................................................................................22
5.1 工作总结 ........................................................................................22
5.2 未来展望 ........................................................................................22
参考文献 .....................................................................................................23
致谢.............................................................................................................24
1
第一章 绪论
1.1 前言
如今无人机飞控技术受到了全球科学家的追捧和喜爱。无人驾驶飞行器,简称
无人机,英文简称 UAV。无人机由远程无线遥控终端,本身的程序及其它设备构成。
无人机是由机体单片机自备的程序可控制装置和能进行无线电遥控的设备等设备组
成。无人飞行器的用途覆盖多个方面,它可以通过遥控系统进行收集科学数据,工
程建设,地质勘探,救援行动,电力巡线,农业防护防治以及影视拍摄等行动,在
各个方面都起到了不小的作用。无人飞行器的开发和使用推动了世界发展的脚步,
极大地降低各个方面原有的成本,而且能够在某种程度上保证人员的生命安全。最
常见的无人驾驶飞行器分为多旋翼、固定翼以及直升机。它们以成本低廉、操作简
单和空中悬停的优势活跃于多个行业中,同时也活跃在我们的生活中。也因此多旋
翼之中的四旋翼几乎与无人机画上了等号。而新型无人机不同于多旋翼无人机,它
体积较小,虽然只有一个旋翼轴,但它能也能像市面上常见的四轴无人机在空中自由
悬停运动,并且能够垂直稳定起降,在稳定性上不弱于市面上的多旋翼无人机,可
用于实施各种各种任务行动。
新型无人机操纵飞控系统是以最小子系统为主体,搭配遥控终端、通信系统以
及飞行状态显示终端子系统组成。因此基于四旋翼无人机通信接口技术研究的基础
上,本文通过上网或图书馆查阅国内外科技文献,充分了解有关无人机的操纵原理、
相关通信技术应用和电子控制技术以及研究现状。根据电子控制系统整体结构要求
确定合适的数据通信协议后、研究各协议的关键技术,并进行相应的时序仿真,为
系统(软件)设计提供指导意见;特别要注意与其它子系统设计的同学保持密切联
系与技术上的相互沟通和相互配合,保证子系统间数据通信的顺畅。
1.2 研究现状
随着物联网的快速经济发展,我们将正逐渐步入了一个需要大量数据的时代。
大量的数据涌现而出,给人们的生活带来了很大的便利的同时,但也会激发人们对
数据的处理有着更高更大的需求,从而会对企业数据的处理能力有着一个更高的需
求。高性能的处理器及集群能够完成相关数据的实时进行处理,而通信接口技术则
完成在处理器与外设或处理器与处理器之间的数据传输。但人们对通信接口技术的
研究至今,逐渐到达了需要突破的关口。
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南抖北快东卫
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