科技创新
DOI：10.19392/j. cnki. 1671-7341.201718012
多旋翼无人机通信系统的设计与实现研究
张洪健高凯黄义波孙梓航张益
国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250000
摘要：通信系统是多旋翼无人机系统当中一个十分重要的组成部分，通信系统在性能方面的逐渐完善对无人机各项性能的
提高具有非常大的作用。本文为了实现多旋翼无人机跟地面站之间的可靠稳定无线通信，设计出一种针对多旋翼无人机系统的 点对点通信系统。
关键词：多旋翼无人机;通信系统;设计；实现
1通信系统设计1.1系统设计方案
无线通信系统结构如图一所示。地面站在利用点对点模 块实现数据发送的过程当中，点对点模块模块HC06对数据加 以接收，同时经由串口传输至发送模块当中的单片机中，然后 把数据传输给数传芯片<4432实施编码，继而以一种特定格式 进行发送。而在接收模块收到了信号之后，针对射频信号加以 行放大以及解调，然后把数据发送到C8051F930单片机当中加 以处理，最终利用串口传输到多旋翼机载平台之上。在机载平 台对数据加以发送的时候，利用上文所说的通信链路逆向传导 也能让数据传输到地面站。
图一无线通信系统结构图
1.2对系统硬件的选择
本文选择的数传模块是无线数传芯片<4432,有频段较 多、功耗较低以及集成度较高之类的特点。该芯片输出的功率 能够达到+20 d Bm，而接收的灵敏度也能达到-121 d Bm。为 实现设计风险的降低，以及开发进程的加快，选择点对点模块 模块应用我国汇承科技的HC6模块，该模块利用了 BC417点 对点模块芯片，同时应用的V2. 0协议标准。电压是3. 3-3. 6V， 尺寸是27 mm ! 13 mm ! 2 mm，电流不超过50毫安。
2软件和硬件的设计
在对软件加以设计的时候，在状态转换方面我们碰到了转
换失败的情况，主要是因为数传<4432在状态转换只前应该进 入挂起状态之后等待15ms。在进行通信之前一定要先对点对 点模块HC6波特率加以设置，继而让它跟数传Si4432保持 一致。
2.1 硬件
①对于整个PCB板都要覆地铜，从而降低辐射。Si4432芯 片中的外围元件应该应用体积比较小的0402封装贴片器件。 电感是当中最为关键的一个部分，要选择精度更高的电感。② 数传Si4432芯片的扼流电感LC要尽可能贴近H引脚。继而 并联在RX_N以及RX_P上的电感LR要跟LC实现垂直形式 的布局。H通道上面的电感LM、LH以及LO要确保互相垂 直，从而以降低耦合。而且PCB板上面其它的走线也要避开 Tx/Rx区域，以防形成耦合效应。③为使滤波性呈现得更好， 滤波电容要尽可能跟管脚贴近。在电源的接入端应该增加去 耦电容，同时与Si4432芯片靠近。
2.2软件
①在对数传Si4432进行初始化的时候，要先对空闲状态加 以设置。②数传Si4432能够实现发送跟接收的转换，不过在转 换以前应该进入挂起状态，大于15ms以后进入发送（接收）的 状态。③数传Si4432当处在低功耗的模式之下的同步字检测 发生中断，就非常容易被一些其它的无线电波所干扰，继而触
发，所以设置同步字应该是3-4位，而且打开检测超时，PRABL 的设置是20位。④对C8051F930单片机进行了初始化以后， 在应用UART 口发送AT指令给HC6模块，
从而对波特率加以修改至跟Si4432相同，本文所设计的系 统默认设置是115 200 bps。下图为软件设计的流程图。
图二
3系统的测试以及分析
为了对通信系统设计所具备的可靠性加以验证，进行六组 通信实验。空旷地的通信距离大概是一千五百米的时候，六组 各自工作430MHz、431MHz以及432MHz等六个中心频率之 上，而带宽选择常用的串口通信频率，对三千个数据包加以发 送，结果如图三所示。
中心频率/MHz
误码率/%
9.6kps 14.4kps19.2kps38. 4kps57.6kps 115.2kps 128kps
430000000.0200.058431000000.0330.025432000000.0820.067433000000.0500.078434000000.0180.072435
0
0
0
0
0
0.044
0.058
图三
4结语
经分析得知，在系统传输速率比较低的时候误码率是0。 在传输速率比115 200 bps大的时候，则具有一定误码率，但是 比较低。所以说本文所提及的无线通信系统的传输距离能够 达到1.5千米以上，而且出现的误码率也比较低，可以应用在 多旋翼机的载平台跟地面站之间的通信上。
参考文献：)1 ]施洪平，李志宇，徐义华.基于点对点模块和数传模块 的小型四旋翼无人机通信系统设计）J].电子设计工程，2016， $ 17 % +81-84 +89.
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