本實(shí)用新型涉及無人飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于無人飛行器遙控鏈路與數(shù)傳鏈路聚合的通訊處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

無人飛行器包括固定翼、單旋翼帶尾槳直升機(jī)、共軸雙槳直升機(jī)、多旋翼飛行器等各種分支。這些無人飛行器由于具有體積小、重量輕、成本低、使用方便、無人員傷亡等優(yōu)點(diǎn)，在航空攝影、交通監(jiān)控、地理測繪、電力巡線以及偵察等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

通常情況下，這些無人飛行器上會裝備兩條無線通訊鏈路，其中：遙控鏈路包括遙控器和接收機(jī)，在手動遙控飛行模態(tài)下，遙控器將無人機(jī)飛行員對飛行器各個通道的遙控動作轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號并通過無線發(fā)送給接收機(jī)，無人飛行器上的飛行控制系統(tǒng)對接收機(jī)信號進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)飛行器的手動遙控飛行；數(shù)據(jù)傳輸鏈路由分別安裝在無人飛行器和地面站系統(tǒng)上的兩套無線通訊模塊組成，無人飛行器通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路向地面站系統(tǒng)發(fā)送自身的飛行狀態(tài)信息，地面站系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路向無人飛行器發(fā)送航點(diǎn)管理命令和各種配置命令。

現(xiàn)有的無人機(jī)系統(tǒng)大都采用兩條獨(dú)立的遙控鏈路和數(shù)據(jù)傳輸鏈路，普遍存在以下問題：

（1）市場上現(xiàn)有的遙控鏈路遙控距離有限，如FUTABA的2.4GHz遙控鏈路，作用距離一般在800米以內(nèi)，難以滿足遠(yuǎn)距離情況下的遙控需要；

（2）兩條無線通訊鏈路不可避免地會增加無人飛行器的重量、功耗、成本并帶來額外的電磁兼容性問題，給無人飛行器的設(shè)計與制造帶來困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有無人飛行器遙控鏈路作用距離有限且兩條無線鏈路所帶來的重量、功耗、成本增加以及電磁兼容性問題，并提供了一種用于無人飛行器遙控鏈路與數(shù)傳鏈路聚合的通訊處理系統(tǒng)。

本實(shí)用新型提供：一種用于無人飛行器遙控鏈路與數(shù)傳鏈路聚合的通訊處理系統(tǒng)，其包括SBus電平轉(zhuǎn)換電路、電源轉(zhuǎn)換電路、通訊電平轉(zhuǎn)換電路以及MCU處理器電路，

所述SBus電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端與作為遙控鏈路的SBus接收機(jī)的輸出端連接，其輸出端與MCU處理器電路的UART6串口連接，將SBus接收機(jī)的信號轉(zhuǎn)換成串口TTL電平；

所述電源轉(zhuǎn)換電路一端與輸入電壓連接，并對SBus電平轉(zhuǎn)換電路、通訊電平轉(zhuǎn)換電路、MCU處理器電路和SBus接收機(jī)提供3.3V和5V的電源；

所述通訊電平轉(zhuǎn)換電路一端與MCU處理器電路的UART2和UART4串口連接，另一端通過RS422總線和RS232總線分別與無線數(shù)傳鏈路和地面站系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)將串口TTL電平與RS422電平、RS232電平之間的轉(zhuǎn)換；

所述MCU處理器電路聚合SBus接收機(jī)輸出的手動遙控信號和地面站系統(tǒng)的上傳指令，并通過無線數(shù)傳鏈路與無人飛行器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和接收。

所述SBus電平轉(zhuǎn)換電路包括SBus接收機(jī)接口JP1和單路反相器芯片U1；所述SBus接收機(jī)接口JP1與SBus接收機(jī)連接，其1腳連接單路反相器芯片U1的3腳，其2腳接5V電壓，管腳3接地；所述單路反相器芯片U1的3腳接地，其4腳與MCU處理器電路的UART6串口連接，其5腳接3.3V電壓。

所述電源轉(zhuǎn)換電路包括輸出5V電壓的隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路和輸出3.3V電壓的線性降壓電路。

所述隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路包括隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2，所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2的1腳和2腳與電源接口JP2連接，所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2的6腳輸出5V電壓，所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2的5腳接地，所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2的1腳和2腳之間并聯(lián)電解電容C1，所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2的6腳通過電解電容C2接地。

所述線性降壓電路包括線性穩(wěn)壓電源芯片U3，所述線性穩(wěn)壓電源芯片U3的3腳接隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路輸出的5V電壓，并依次通過電解電容C3和電容C4接地，所述線性穩(wěn)壓電源芯片U3的1腳接地，所述線性穩(wěn)壓電源芯片U3的2腳依次通過電解電容C5和電容C6接地，并輸出3.3V電壓。

所述通訊電平轉(zhuǎn)換電路包括RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4、RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5、RS232/422選擇跳線接口JP3、RS422接口JP4、無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5和地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6，所述RS232/422選擇跳線接口JP3的1腳與RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接，所述RS232/422選擇跳線接口JP3的3腳與RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5的9腳連接，所述RS232/422選擇跳線接口JP3的2腳與MCU控制器電路連接，RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4、電阻器R1、RS422接口JP4組成TTL-RS422電平轉(zhuǎn)換電路； RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5、電容器C7、C8、C9、C10、無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5、地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6組成TTL-RS232電平轉(zhuǎn)換電路。

所述MCU處理器電路包括MCU處理器芯片U6、穩(wěn)壓電路和指示電路。

所述MCU處理器芯片U6為STM32F405RBT6芯片。

本實(shí)用新型通過通訊處理系統(tǒng)將無線遙控鏈路的數(shù)據(jù)幀通過無線數(shù)傳鏈路發(fā)送給無人飛行器，如此可將無人飛行器上的由無線遙控鏈路和無線數(shù)傳鏈路實(shí)現(xiàn)的遙控和數(shù)據(jù)傳輸功能合并到一條無線數(shù)傳鏈路實(shí)現(xiàn)，既降低了無人飛行器的重量、功耗、成本和電磁兼容性影響，又通過大功率的無線數(shù)傳鏈路有效延長了遙控的距離。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用原理圖。

圖2是SBus電平轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖3是電源轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖4是通訊電平轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。

圖5是MCU處理器電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明：

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)用新型提供一種用于無人飛行器遙控鏈路與數(shù)據(jù)傳輸鏈路聚合的通訊處理系統(tǒng)，其包括SBus電平轉(zhuǎn)換電路101、電源轉(zhuǎn)換電路102、通訊電平轉(zhuǎn)換電路103、MCU處理器電路104。

所述SBus電平轉(zhuǎn)換電路101的主要作用是將遙控鏈路SBus接收機(jī)的信號經(jīng)單路反向芯片轉(zhuǎn)換成TTL電平的UART串口信號，其輸入端與SBus接收機(jī)的輸出端連接，其輸出端與MCU處理器電路104的UART6串口連接；所述電源轉(zhuǎn)換電路102一端與18-36V的輸入電壓連接，將輸入電源轉(zhuǎn)換成5V和3.3V電壓輸出，為SBus電平轉(zhuǎn)換電路101、通訊電平轉(zhuǎn)換電路103 、MCU處理器電路104和SBus接收機(jī)200供電；所述通訊轉(zhuǎn)換電路103的主要作用是實(shí)現(xiàn)UART串口TTL電平與RS422電平、RS232電平之間的轉(zhuǎn)換，其一端與MCU處理器電路104的UART2和UART4串口連接，另一端通過RS422總線和RS232總線分別與無線數(shù)傳鏈路300和地面站系統(tǒng)400連接；所述MCU處理器電路104的主要作用是分別通過UART6串口和UART4串口接收SBus接收機(jī)輸出手動遙控信號和地面站系統(tǒng)400的上傳到飛行器的命令，將兩路信號聚合并通過無線數(shù)傳鏈路300發(fā)送到無人飛行器，同時將無線數(shù)傳鏈路300從飛行器接收到的飛行狀態(tài)信息通過UART4經(jīng)通訊電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)發(fā)給地面站系統(tǒng)400。

所述SBus電平轉(zhuǎn)換電路101包括SBus接收機(jī)接口JP1和單路反相器芯片U1；所述SBus接收機(jī)接口JP1用于連接SBus接收機(jī)200，其1腳連接單路反相器芯片U1的 3腳， 2腳接5V電壓，3腳接地；所述單路反相器芯片U1的3腳接地，4腳與MCU處理器芯片U6集成的UART6串口（引腳PC7）連接，5腳接3.3V電壓。

所述電源轉(zhuǎn)換電路102包括輸出5V電壓的隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路和輸出3.3V電壓的線性降壓電路。

所述電源轉(zhuǎn)換電路102由降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2、線性穩(wěn)壓電源芯片U3、電源接口JP2、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5和電容C6組成。

其中隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2、電容C1、電容C2組成隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路，將18-36V的輸入電壓轉(zhuǎn)換成5V穩(wěn)定電壓；所述隔離降壓轉(zhuǎn)換器芯片U2采用廣州奧特電源科技有限公司的WRB2405CS-3W模塊；所述電容C1、電容C2起穩(wěn)定電壓作用。

線性穩(wěn)壓電源芯片U3、電容C3、電容C4、電容C5和電容C6組成線性降壓電路，將隔離式DC-DC降壓轉(zhuǎn)換電路輸出的5V穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換成3.3V穩(wěn)定電壓；線性穩(wěn)壓電源芯片U3采用TI公司的LM1117-3.3線性穩(wěn)壓芯片；電容C3、電容C4、電容C5、電容C6起穩(wěn)定電壓作用。

所述通訊電平轉(zhuǎn)換電路103由RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4、RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5、RS232/422選擇跳線接口JP3、RS422接口JP4、無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5、地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電阻R1組成。RS232/422選擇跳線接口JP3用于選擇與無線數(shù)傳鏈路的接口；當(dāng)JP3的1腳和2腳短接時，通過RS422接口與無線數(shù)傳鏈路連接；當(dāng)JP3的2腳和3腳短接時，則通過RS232接口與無線數(shù)傳鏈路連接；JP3的1腳與由RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4的2腳連接、2腳與MCU處理器芯片U6集成的UART2串口的輸入管腳（引腳PA3）連接，3腳與RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5的9腳連接。RS422電平轉(zhuǎn)換芯片U4、電阻R1、RS422接口JP4組成TTL-RS422電平轉(zhuǎn)換電路；RS422電平轉(zhuǎn)換芯片采用Maxim公司的Max3488芯片，其3腳與MCU處理器芯片U6集成的UART2串口的輸出管腳（引腳PA2）連接；電阻R1起匹配終端電阻的作用；RS422接口通過線纜與無線數(shù)傳鏈路300的RS422端口連接；RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5、地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6組成TTL-RS232電平轉(zhuǎn)換電路；RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5采用Maxim公司的Max3232芯片，其10腳和11腳分別與MCU處理器芯片U6集成的UART2和UART4串口的輸出管腳（引腳PA2、PA0）連接，其12腳與MCU處理器芯片U6集成的UART4串口的輸入管腳（引腳PA1）連接，其7腳、8腳分別與無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5的3腳和2腳連接，其13腳、14腳分別與地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6的3腳和2腳連接；無線數(shù)傳鏈路DB9公口接口JP5通過串口線與無線數(shù)傳鏈路300的RS232端口連接；地面站系統(tǒng)DB9母口接口JP6通過串口線與地面站系統(tǒng)400的RS232端口連接；電容C7、電容C8、電容C9、電容C10配合電平轉(zhuǎn)換芯片U5產(chǎn)生RS232通訊所需的±9V電壓，電容C7的兩端分別連接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5的1腳和3腳，電容C8的兩端分別連接RS232電平轉(zhuǎn)換芯片U5的4腳和5腳，電容C9兩端分別與電平轉(zhuǎn)換芯片U5的2腳和電源地連接，電容C10兩端分別與電平轉(zhuǎn)換芯片U5的6腳和電源地連接。

MCU處理器電路104包括MCU處理器芯片U6、有源晶體振蕩器OSC1、JTAG調(diào)試接口JP7、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、LED指示燈D1、LED指示燈D2、LED指示燈D3、電容C11、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21。MCU處理器芯片U6采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F405RBT6芯片；有源晶體振蕩器OSC1為8MHz有源晶體振蕩器；JTAG調(diào)試接口JP7用于連接JTAG調(diào)試器實(shí)現(xiàn)程序下載與在線調(diào)試；電阻R2將MCU處理器芯片U6的BOOT0引腳下拉接地，使程序從MCU處理器芯片U6內(nèi)置的Flash存儲器開始運(yùn)行；LED指示燈D1、LED指示燈D2、LED指示燈D3和電阻R3、電阻R4、電阻R5構(gòu)成3個LED指示電路，LED的亮滅由MCU處理器芯片U6的PB12、PB13、PB14管腳控制，電阻R3、電阻R4、電阻R5起限流作用；電容C11、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電容C21起穩(wěn)定電壓作用。

MCU處理器電路104集成的UART6初始化為100000bps、8位數(shù)據(jù)位、2位停止位、無奇偶校驗(yàn)，MCU處理器電路104集成的UART2和UART4均初始化為115200bps、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)；MCU處理器電路104集成的UART6串口接收到SBus接收機(jī)200發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)幀后，等待UART2發(fā)送端口空閑后，將接收到的數(shù)據(jù)幀通過UART2發(fā)送給無線數(shù)傳鏈路300；MCU處理器電路104集成的UART4串口接收到地面站系統(tǒng)400發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)幀后，等待UART2發(fā)送端口空閑且沒有SBus數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送后，將接收到的數(shù)據(jù)幀通過UART2發(fā)送給無線數(shù)傳鏈路300；MCU處理器電路104集成的UART2接收到無線數(shù)傳鏈路300發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)幀后，等待UART4發(fā)送端口空閑后，將接收到的數(shù)據(jù)幀通過UART4發(fā)送給地面站系統(tǒng)400。

實(shí)施例不應(yīng)視為對本實(shí)用新型的限制，但任何基于本實(shí)用新型的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。