为民用无人机射频链接

无人驾驶飞行器(UAV)，俗称无人机，并不是新的。爱好者一直在设计和建设令人印象深刻的遥控飞机，直升机，甚至飞行充气鲨鱼很长一段时间。无人机的概念可以追溯到19世纪中叶，当奥地利被罚下无人，炸弹填充气球，以此来攻击威尼斯。后来成为当今无人机最初发展起步于20世纪初，它们被用于目标的做法，在第一次世界大战期间的军事需求已经推动无人机能力，以新的高度和商业利益正在寻找在努力，他们如何能够利用无人驾驶飞机训练军事人员技术。目前，亚马逊一直在尝试使用GPS导航到你的位置，使自动化交付当日发货无人机。执法和公民当局还演示了如何有效的无人机可以在诸如搜索和救援和边境巡逻任务。本文着眼于一些选择，我们有设计控制和数据链无人机时。它探讨了发展和成熟的R / C单位，开辟了道路，并在需要的安全性，抗干扰能力强的增加和自治一定程度时出现错误。所有部件，数据表，教程和发展此处引用系统可在网上Digi-Key的网站上找到。

从玩具到工具

我们都曾经有过一些接触无线电遥控玩具，如小电动车。一个小的方向盘让你的位置车轮和一个基本的油门让他走了。 。极性开关，可以反向指示。虽然有趣的爱好和娱乐，甚至是这个简单的功能已被证明是一个有用的消耗球探或监控系统，先于军事或执法人员进入。最初，无线电控制的汽车，直升机，飞机，和玩具，在大多数情况下，无论是使用27兆赫或49兆赫的频率。美国联邦通信委员会授予这些频率用于基本消费品，如玩具，车库开门器，对讲机等。的50和53兆赫的频率更高，如果操作员是一个特许业余无线电操作员以更大的允许的输出功率电平可以被使用。此外，72兆赫和75兆赫频带可被用于与附加通道(表1)更先进的通信链路。不同的国家和世界各地区允许不同的频率和功率levels1并确定哪些是禁止入内。军方可以在危机情况下使用任何他们想带的任何功率电平。发射机的输出功率，有时在口授瓦特，但是更精确地由有效辐射功率测量2.调制技术可确定的互操作性来表示。例如，在27兆赫和49兆赫频带，只有一个27 MHz单元可以在靠近另一操作。同样的49兆赫。串扰导致每个单元的干扰。

表1：常见的渠道和频率的无线电控制。信道的数目也是一个限制因素。通常情况下，6信道用于一个简单的玩具。这是前进，后退，前进，左，前右，后，左，右后。正如你所看到的，玩具都不是很准确，这就是为什么它需要一些发达的技能飞的R / C飞机和直升机。此外，无线电遥控玩具使用时间对准脉冲编码格式(图1)。这里的时隙被分配给每个信道。如果一个逻辑之一就是存在于位的位置，它是积极且已打开。同样地，如果没有位在该时间点，它处于关闭状态。模拟电平可以表示这种方式，通过改变脉冲宽度。缺乏脉冲可能是全关，而一个完整的占空比可以指示全开。之间的水平对应于脉冲的占空比。

图1：标准脉冲码调制技术无线电控制允许多个频道以通过在该信道相关联的时隙的脉冲的存在或不存在来控制。脉冲宽度可用于表示的模拟电平。较高频段不传播，只要做较低频率信号，但是，也有使用较高频带更多可用的频道。这意味着，互操作性是可行的，有点可靠的时候，说，十几无人驾驶飞机都使用2.4 GHz频段，由于扩频技术(这也使得相比，窄带调幅和调频较高的发射功率电平)。这可以帮助克服远距离无人机距离的问题。较低频率有表面的更好的渗透，然而，所以对于非空中遥控较低的频率可能是理想的。例如，照相机流动站雄蜂可以使用建筑物内找到罪犯和人质。从墙壁和隔间的干扰，即使是2.4 GHz无线网络阵列，可能使部分像Silicon Labs的EZRADIO系列有用。如315-915 MHz的Silicon Labs公司SI4313-B1-FM或240-960 MHz的SI4330-B1-FM配件提供高达128千位/秒的还算不错的数据传输速率。虽然不是高清晰度，实时视频功能;控制，遥测，数据采集和传感器接口非常适合应用这些速率。的-118 dBm的一个很好的信号灵敏度意味着，即使是微弱的信号将是可用的和设计师们的调制技术，他们可以从中选择，包括FSK，GFSK和OOK调制的选择。一个特别好的功能是其范围从2.6千赫至620千赫可编程带宽。这使设计人员能够选择信道宽度和间距，可以让更多的渠道(互操作性)和窄带较轻的任务(如油门或转向，这通常发生在低数据速率)。低功率为10nA关断电流是良好的非活动期间，和一个内置的RSSI甚至可以发送回控制点根据需要进行动态调整发射功率。另一个优点是，小(4毫米×4毫米)的20引脚部件具有跳频能力和混合信号功能，以及一个内置的低电池检测器和温度传感器。即使是规模较小的是315兆赫 - 917 MHz的Silicon Labs公司SI4356-B1A-FM采用3毫米x 3毫米大小的包。 Silicon Labs公司还提供了太阳能能量采集开发套件，能量HARVEST-RD演示如何将这些低功耗(12 mA)的接收器链接可以提取足够的能量，以保持命令通道还活着，而其独立的电源充电。

小型化是关键

这些天，任何人都可以使用商用现有的技术(COTS)做一个相当复杂的无人机。远程控制连接，可爱好和行业，已经发展到提供清洁性能，遥感功能的点，甚至流媒体视频和音频。现代组件使这些子系统小。普通公民现在可以有一点点的间谍无人机巡逻自己的房子，如果他们选择。即使是袖珍无人机已经建立。更高频率的无线电允许更宽的带宽。 2.4 GHz频率有1兆赫宽的信道，允许低于49 MHz频段的只有15千赫范围内的通道更高的数据速率。这使得数据或控制的短脉冲串，并允许带有直播的音频和视频互操作性。小型化是当今无人机关键。简单的低频率的无线电控制链路可以是非常小而轻，因为它们可以只使用几个晶体管来实现。与此相反，复杂的扩频电台是基于微控制器，并与他们进行复杂的数字无线电的所有支持电路和功率要求。较高频率操作，但是，允许使用更小的RF分立，诸如电感器，阻抗匹配组件和天线。 2.4 GHz频段也已被大多数无线电遥控爱好者和更贴切，无人机制造商。是的，你可以买到相对复杂的无线电控制的无人驾驶飞机，现在，他们使用的2.4 GHz无线电。这意味着，大量的单芯片接收器，发射器和收发器可以规划自己的设计时，都是公平的游戏。数的2.4 GHz方案很容易，以及也可以是频带限制。例如，繁忙的无线网络连接的ZigBee，蓝牙，甚至是蓝牙低功耗方面可能会限制信号的可靠性，以及限制发送功率电平，以实现最大的距离，特别是如果有人使用有源干扰。所有的关键数据必须得到承认和ACK / NACK既定的协议可以确保数据包在条件许可的无差错传输。此外，现代的2.4 GHz的协议具有较高的带宽数据速率和可允许的音频和视频流的独立的控制链路。例如，不同的制造商的音频和视频链接可以与在不同的信道控制和状态信息并发流。关键的一点是，Wi-Fi的平板电脑，智能手机，笔记本电脑和笔记本电脑的可用性可以使这些频段可取的，因为一个可靠和低成本的控制平台是现成的大多数智能手机。一个应用程序可以是你的控制器。 ZigBee的遥控器，也可以用作低成本的测试器。的ZigBee的网状联网功能，还提供了一个良好的解决方案时，交通拥挤是一个问题。仲裁，路由，和信息发送系统被设计为使用其他节点作为出发点，以找到一个特定的目的地的路线。一个好的解决方案在这里可以是爱特梅尔AT86RF231夙，这是一个小的32引脚专用收发器，可用于700，800，900兆赫和2.4GHz的设计。 Atmel的ATREB231FE2-EK参考设计是一个良好的开端。请记住，一如既往，RF PCB布局可能会非常棘手。

这是很好的为王

虽然政府机构和军事团体在任何他们想要的频段，采用大的权力，因为他们想要的，并采用扩频技术来悄悄并存，非授权的产业和人民没有相同的能力的奢侈品。相反，我们被限制的R / C波段和ISM频段。其他人可以通过许可使用。当它宣布30,000无人机在使用了美国大陆，尽管许多人感到惊讶，我们可以预期这个数字迅速增长，特别是执法采用了这种技术(图2)。

图2：民事当局，特别是执法部门，边境巡逻，和DEA已经使用现在很长一段时间在美国大陆无人机。对于严重的任务，卫星仍然提供投保时最好选择大面积的有针对性的。而昂贵的操作，一个卫星链路可以是得到的视线，并获得信号通过的唯一方式。另一个因素要记住的是，自主性一定程度应该进行编程。如果你失去控制的时间很短，无人机应该进入安全模式。与此相关的是利用GPS模块，让您的无人机跛行回家，如果一切都失败了。无人机是生活中的事实，以及可以使用这种技术会。我们正在进入一个个人的无人驾驶飞机市场中合法的私人和商业用途，以及执法和军事用途，肯定会加快的第一阶段。有关本文中讨论的部件的更多信息，请提供访问的Digi-Key询问网站产品页面的链接。