基于DSP的无人机手遥控制器PCM解码装置设计与实现

　　0　引　　言

　　在无人机试飞阶段,需要多架次的地面手遥飞行试验。通过肉眼观察及机载传感器,获得飞机的各种飞行姿态信号(系统响应),结合地面遥控信号(系统输入),就可以获得较为精确的飞机数学模型并验证其控制率。目前,无人机手遥控制器已经开始从PPM波控制向PCM波控制转变,因此,为保证无人机手遥飞行的安全并准确获得手遥控制数据,有必要对无人机手遥控制器的PCM波解码进行研究,以获得更为精确的手遥控制信号。

　　1　无人机手遥控制系统分析

　　无人机的遥控系统主要分为发射机和接收机。发射机主要根据用户的操纵产生变化的数据,发射机对数据信息进行编码通过发射机高频电路发射,无人机的发射机一般为4通道以上的遥控设备,可以同时对无人机进行4种不同动作(例如:油门、升降舵、方向舵、副翼。)的比例控制。

　　目前,比例遥控设备中最常用的两种脉冲编码方式就是PPM和PCM:PPM接收解码电路都使用积分电路或通用的集成电路来实现,只要输入脉冲的上升沿达到一定的高度,都可以使其翻转。这样,一旦输入脉冲中含有干扰脉冲,就会造成输出混乱。由于干扰脉冲的数量和位置是随机的,因此在接收机输出端产生的效果就是“抖舵”。对于窄小的干扰脉冲,一般的PPM电路可以采用滤波的方式消除,而对于较宽的干扰脉冲,滤波电路就无能为力了。尤其是在有同频干扰的情况下,无人机往往会完全失控。PCM编解码则是用模/数(A/D)和数字编解码技术实现的[1-3]。在编码电路中模/数转换部分将电位器产生的模拟信息转换成一组数字脉冲信号。接收机解码电路中的解码模块收到这种数字编码信号后,再经过解码操作,将数字信号解码出所需要的控制信号。由于在空中传播的是数字信号,很容易在解码器中进行校验,从而判断数据是否有效。如果在传送过程中产生了干扰,解码模块可以不更新该通道的数据保持原状态,当下一次有效数据到达时再更新输出数据,这样就消除了各种干扰造成误动作的可能。PCM编码的优点不仅在于其很强的抗干扰性,而且可以很方便的利用计算机编程,不增加或少增加成本,实现各种智能设计。

　　2　系统硬件电路设计

　　系统硬件选用美国德州仪器公司(TI)出品的TMS320C2812 DSP芯片作为系统控制核心,利用LM2903芯片将遥控器的输出脉冲信号进行整形,然后经过分压电路进入TMS320C2812的捕获单元,最后经过RS-232接口将解码后的PCM波信号发送到上位计算机。

　　2.1　FUTABA的6通道遥控器发射电路分析

　　通过将FUTABA的6通道遥控器反向研究,找出其信号发射电路,并进行原理分析,如图1所示。