[发明专利]一种基于扩频通信的无人机数据链通信系统

说明书

本发明涉及一种基于扩频通信的无人机数据链通信系统，包括无人机、无线通信模块和地面站，所述的无人机设有飞控模块和与飞控模块连接的发送/接受端，所述的发送/接受端包括MCU和射频收发单元，所述的射频收发单元为SX1278芯片，所述的SX1278芯片采用CSS扩频通信的编码方式。与现有技术相比，本发明具有抗多径干扰能力强、灵敏度强、功耗低、传输距离远等优点。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种基于扩频通信的无人机数据链通信系统。

背景技术

随着信息通讯技术的进步，无人机领域产生了数据链。无人机数据链一般工作在非常复杂的通信环境下，因此要求数据链具有最基本的可靠性，数据链的设计对于硬件设备和软件设计都是很大的挑战。在民用无人机领域，数据链技术发展并没有军用的那么完善，体现出来的特征为技术版本多而杂，技术标准也不统一。

其中，无人机与地面控制站之间的数据通信链路，是保证无人机正常飞行和完成各项任务的关链环节，也是最容易受到干扰的重要环节。跳频系统(Frequency-hoppingspread spectrum，FHSS)和直接序列扩频系统化(Direct sequence spread spectrum，DSSS)都具有很强的抗干扰能力，是使用最多的两种扩频技术。跳频技术在各种军用、民用电台中的应用最为广泛，跳频技术由于其载波频率快速跳变的特性，能够以“躲避”的方式来抵抗跟踪式和转发式人为干扰，并解决了“远近效应”问题，但其抗多径干扰能力不强。而DSSS扩频系统存在以下的不足之处：(1)PN(Pseudo-noise code，伪随机序列)序列的产生复杂。(2)PN序列的同步要求严格。因此，在一些低功耗领域以及物理层传输的应用上，直接扩频技术就显得比较复杂。

现在市面上常见的通信技术主要包括：

1、Wi-Fi：理论传输速度最高达到1Gbps。缺点是功耗大，价格比较昂贵传输距离也相对较短。

2、蓝牙：蓝牙无线传输的技术部份即采用FHSS展频技术，所以传输速度较慢。FHSS信号的隐蔽性差，抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限。同DSSS一样，FHSS也是使用PN码，PN序列的产生较复杂，并且蓝牙的传输距离仅仅只有10米左右，传输速度是1.8M/s～2.1M/s，需要的功率却很大，接受灵敏度较低。

3、ZigBee：近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率，但不能接入互联网，在ZigBee网络中必须使用网关。ZigBee使用DSSS扩频，更加容易受到干扰。DSSS技术适用于固定环境中，或对传输品质要求较高的应用。其优势是低功耗和自组网，传输距离视发射功率而定，有几百到几千米不等，一般也就20-30kps，但是价格昂贵，接受灵敏度较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于扩频通信的无人机数据链通信系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于扩频通信的无人机数据链通信系统，包括无人机、无线通信模块和地面站，所述的无人机设有飞控模块和与飞控模块连接的发送/接受端，所述的发送/接受端包括MCU和射频收发单元，所述的射频收发单元为SX1278芯片，所述的SX1278芯片采用CSS扩频通信的编码方式，CSS采用Chirp信号进行扩频调制。

优选地，所述的发送/接受端采用外部中断机制进行飞行数据的收发。

优选地，所述的飞控模块与发送/接收端、地面站采用串口通信的方式进行数据通信。

优选地，所述的无人机与地面站采用ACK机制进行通讯。

优选地，所述的MCU采用串行外设接口对SX1278芯片的寄存器进行读写。

优选地，所述的射频收发单元还设有用于增加通信可靠性的铜质弹簧天线。