无人机遥测数传通信链路

无人机数传模块简介

在多旋翼无人机上常常会用到的433MHZ/915MHZ数传模块，也常被叫做“数传电台”、“无线数传模块”、“无线电遥测”等。它是利用数字信号处理技术（Digital Signal Processing，简称DSP）和无线电技术（Radio Engineering）来实现稳定可靠的数据传输功能。

由于采用了DSP技术，使得数传这种通讯媒介具有很优异的性能以及备广泛应用于各个行业。数传抗干扰能力强，受噪声影响小且可以通过校验等方式滤除干扰信息，对器件和电路的差异不敏感，最大的特点是可以多次再

生恢复而不降低质量，还具有易于处理、调度灵活、高质量、高可靠性、维护方便等特点。

数传作为和飞控的无线数据交互工具，可以把无人机的实时状态信息传回到地面接收装置，如电机转速、电池电压、实时高度、GPS位置、姿态角度等，这些信息可以供爱好者或开发者更好的对无人机进行各方面的优化工作。

数传在其他领域也有很广泛的应用：如电力电气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，点多而分散的配变站十分适宜数传的使用；油田、煤矿、水文、气象等地理环境复杂数据采集工作；城市水处理、集中供热等市政工程无人值守化的推进数传也在大展身手等等。

调制方式的划分

数字信号的调制方式有MSK (Minimum Shift Keying)、GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keyin）、QAM （Quadrature Amplitude Modulation）、CPFSK（Continuous-phase frequency-shift keying）、GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）等等，它们都是根据ASK、FSK和PSK（调幅、调频和调相）的组合或改进而得来的。下面对常见的数字调制方法ASK、FSK、MSK、GFSK、GMSK进行原理的简单介绍：

传输距离及其影响因素

市面上常见的航模数传都是采用3DR方案的数传模块，分为100MW和

500MW两个版本，100MW的传输距离为500-1000米左右，500MW的传输距离为3000-5000米左右，（此为实际传输距离，非理论值）。对于数传来讲，传输距离的影响因素很多，如发射机功率，接收机灵敏度，天线的增益，有无遮挡等等。除了常用的以外也有基于3G或4G网络的图传数传一体设备，这样基本不受距离的限制。但是由于多轴的续航大部分在20分钟左右，使得超远距离的数传对于飞行的实际意义不大，通常采用1KM-5KM左右的数传基本可以达到使用要求。

数传接收机的灵敏度一般都在-100dbm到-120dBm左右，一般也就只有改变发射机的功率来增加传输距离；也可以通过天线来增加通信距离，一般来讲，天线的增益越高，可以提供的通信距离越远，大的多轴可以采用定向天线来获得更远的传输距离；遮挡也会对传输信号的产生影响，所以尽量在空旷的地方飞行；此外还有传播衰耗，此种衰耗可以理解为是由于辐射能量的扩散引起的衰耗等。

ST微控制器的串口通讯

任何 UART 双向通信均需要至少两个引脚：接收数据输入引脚（RX）和发送数据输出引脚（TX）。

•RX：接收数据输入引脚就是串行数据输入引脚。过采样技术可区分有效

输入数据和噪声，从而用于恢复数据。

•TX：发送数据输出引脚。如果关闭发送器，该输出引脚模式由其 I/O 端口配置决定。如果使能了发送器但没有待发送的数据，则 TX 引脚处于

高电平。在单线和智能卡模式下，该 I/O 用于发送和接收数据（USART 电平下，随后在 SW_RX 上接收数据）。

在同步模式下连接时需要以下引脚：

•SCLK：发送器时钟输出。该引脚用于输出发送器数据时钟，以便按照SPI 主模式进行同步发送（起始位和结束位上无时钟脉冲，可通过软件

向最后一个数据位发送时钟脉冲）。RX 上可同步接收并行数据。这一点

可用于控制带移位寄存器的外设（如 LCD 驱动器）。时钟相位和极性可

通过软件编程。在智能卡模式下，SCLK 可向智能卡提供时钟。

•在硬件流控制模式下需要以下引脚：

•nCTS：“清除以发送”用于在当前传输结束时阻止数据发送（高电平时）。

•nRTS：“请求以发送”用于指示 USART 已准备好接收数据（低电平时）。数传模块的硬件接口

我们通常用到的数传接口有USB接口，mini USB接口以及4˜6Pin的1.27MM 小白座等。

USB接口：

USB接口是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它是一种应用在PC端的接口技术。早在1995年，就已经有了PC机带了USB接口，但由于缺乏软件和硬件设备的支持，这些PC机的接口都闲置未用。1998年后，随着微软在Windows98中内置了对USB的支持模块，加上USB设备日益增多，USB接口才逐步走进了实际应用阶段。

USB设备之所以会被大量应用，主要具有以下优点：

•可以热插拔。也就是用户在外接设备时不用开关机这样的动作，而是直接在PC机开机状态下插上USB就可以用了。

•携带方便。USB设备大多小而轻，方便用户在任意场合随时使用。

•标准统一。早年，大家常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机等，但是在有了USB之后，这些外用设备统统可以用同样的

标准与PC机进行连接。

•可以连接多个设备。USB在PC机上往往具有多个接口，可以同时连接多个设备。

Mini USB接口：

MiniUSB，又称迷你USB，是一种USB接口标准，MiniUSB体积小，适用于移动设备等小型电子设备。Mini USB分为A型，B型和AB型。MiniB型5Pin这种接口可以说是最常见的一种接口了，这种接口由于防误插性能出众，体积也比较小巧，所以正在赢得很多的厂商青睐，这种接口广泛出现在读卡器、MP3、数码相机以及移动硬盘上。

信源编码

信源编码是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。