论文总字数：16773字

摘 要

通信技术、控制技术、信息技术的快速发展，极大地推动了无人驾驶飞机系统的进步，促进了其在军事、民用领域的应用，尤其是在军事领域的应用取得了显著的成果。无人驾驶飞机主要用来代替人执行在危险度高的、环境恶劣的或者人无法到达的环境下的任务。在很多情况下无人驾驶飞机升空后和地面联系的唯一信息线就是数据通信系统，由此可见，数据通信对于无人驾驶飞机尤其重要。而数据遥测是数据通信的重要组成部分。

本课题使用TI公司生产的TMS320F2812作为四旋翼无人驾驶飞机的控制CPU，利用无线数传Si4432与控制CPU相结合，完成对四旋翼无人驾驶飞机的数据遥测。设计遥测中心操作界面，完成了对四旋翼无人驾驶飞机的状态及遥测数据的实时显示。

实验结果表明，本文设计的无人驾驶飞机数据遥测系统，数据传输稳定，数据显示界面能够实现预期功能。

关键词：数据遥测 无人驾驶飞机 四旋翼 通信

Based on the F28x DSP data telemetry

Abstract

With the rapid development of communication technology,control technology and information technology, it greatly promoted the progress without man-machine system, and promote its application in military and civil fields, especially in military field application has made remarkable achievements. The UAV is mainly used replace the human task in the environment of the high risk or bad. In many cases, the only channel of the UAV in flight contacts with the ground is the data communication system, thus, data communications for UAV is particularly important.Telemetry is an important part of the data communication.

This design uses TI TMS320F2812 as the CPU to control the UAV,the communication system is designed by Si4432 and CPU With QtCreator design data display interface.Finally,it realized the stable data transmission and real Time display of UAV flight status.

The experimental results show that the data transmission is stable and the data display interface can achieve the expected function.

Keywords: Wireless Communication;Quadrotor;Digital Signal Processor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 本论文研究的内容及章节安排 3

1.3.1 主要研究内容 3

1.3.2 章节安排 3

第二章 四旋翼无人驾驶飞机的数传基础 4

2.1 无线数传简介 4

2.3.1 使用无线数传的必要性 4

2.3.2 无线数传的选用 4

2.3.3 Si4432主要性能指标 5

2.3.4 Si4432的参数配置 5

2.2 数传通信协议的制定 6

2.3通信协议的软件实现 7

第三章 DSP电调控制器无线遥测功能实现 8

3.1 DSP电调控制器资源介绍 8

3.1.1 TMS320F2812功能及其特点 8

3.1.2 DSP集成环境CCS介绍 8

3.2 SCI通信接口电器参数特性 9

3.2.1 SCI概述 9

3.2.2 SCI模块结构 10

3.2.3 SCI相关信号 11

3.2.4 SCI的寄存器介绍 11

3.2.5 SCI串行通信的工作原理 12

3.3 利用SCI接口实现无线传输 12

3.3.1 SCI的初始化 13

3.3.2 SCI的遥测数据发送程序设计 15

第四章 遥测中心界面显示及功能实现 17

4.1 使用的软件简介 17

4.2 遥测中心操作界面的预期功能 17

4.3 遥测中心操作界面软件设计思路 17

4.4 遥测中心操作界面的软件设计过程 19

4.4.1 搭建界面框架 19

4.4.2 遥测中心界面的功能实现 19

第五章 系统整体调试 22

5.1 DSP采集的数据发送调试 22

5.2 遥测中心界面调试 24

5.3 数据采集、显示整体调试 25

第六章 总结与展望 28

6.1 课题总结 28

6.2 对四旋翼无人驾驶飞机进一步研究展望 28

参考文献 30

致谢 31

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

无人驾驶飞机是一种能够设置自主程序控制或进行无线遥测、控制的飞行器，能够携带各种外部设备执行任务。

无人驾驶飞机以其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势,其使用范围已拓宽到军事、民用和科学研究三大领域^[1]。在军事上能够执行战略侦察、协同作战、作为靶机练习等；在民用上,能够用于环境监测、救灾、物资支援、航拍等；在科学研究上，能够用于对危险的人无法到达的区域探索、危险品的取样与检测等^[2]。

无人驾驶飞机的性能及自动化水平的不断提高，以及无人驾驶飞机的自主性逐渐增长，未来的无人驾驶飞机在执行任务时将很少需要人来干预，人只需在其执行任务时对其进行监督、管理。无人驾驶飞机的快速发展和广泛使用，将会给一个国家的经济、军事带来巨大的影响^[3]。

1.2 国内外的研究现状

无人驾驶飞机已经有90多年的发展史，而无人驾驶飞机也经过了越南战争、中东战争、海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争等实战的考验，对军事战争造成了深远的影响^[4]。目前，无人驾驶飞机在军事方面的应用，不仅仅是传统的战前巡逻、战争监察、战后损失评估等，而且拓展到了对空拦截导弹、对地打击。无人驾驶飞机不但能够协助有人驾驶的飞机完成各种任务，有时候甚至能够取代有人驾驶飞机执行任务 ^[5]。

1.2.1 国外研究现状

国外无人驾驶飞机的发展历史悠久，最早可追溯到第一次世界大战时期。1917年英国人研制出人类历史上的第一架无人驾驶飞机，自此展开了对无人驾驶飞机的研究、开发^[6]。自20世纪60年代后，随着通信技术、控制技术、信息技术的飞速进展，无人驾驶飞机的性能逐渐提升、功能不断完善，能够完成一些复杂的飞行任务^[7]。无人驾驶飞机的发展得到全球各个国家的重视，并掀起了一股研制浪潮。全球共有57个国家在对无人驾驶飞机进行研制、开发，无人驾驶飞机的种类达到1000多种，其中已经有400多种成为无人驾驶飞机产品。而美国、以色列的无人驾驶飞机研制起步最早、发展最快，技术也是最成熟的。随后是欧洲的一些发达国家，如英国、法国、德国、意大利等。

美国由于起步早、发展快，其无人驾驶飞机产品在研制水平、综合性能等方面排在世界前列。其无人驾驶飞机产品覆盖了低、中、高空，大、中、小各种类型，在军事领域也相应研发出针对侦查、战斗、靶机等方面的典型产品。美国一直保持对无人驾驶飞机研发的重视，开拓创新，积极开发隐身、氢动力、太阳能等新型无人驾驶飞机^[8]。

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