[发明专利]一种高速无人机遥控组帧方法及装置

说明书

本发明公开了一种高速无人机遥控组帧方法及装置，应用于地面控制站内无人机控制系统领域，完成多路控制指令的采集、存储及组遥控帧。高速无人机对指令的时效性要求较高。本方法采用一块包含现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP的编码器板卡，DSP给每路控制数据分配3个寄存器数组，根据每个数组的存储状态，有选择的发送数组内的数据，以保证将最新的控制指令发送至无人机。本发明满足在任何时刻均能及时发送无人机控制指令，时延不超过一个遥控帧周期。本发明硬件资源简单，可靠性高，成本低。

技术领域

本发明涉及无人机地面控制站内无人机控制系统领域，完成对无人机飞行、载荷及链路控制指令的接收、判断、存储、组遥控帧，遥控帧数据通过无线链路发送至无人机，完成对无人机的控制。

背景技术

无人机的操控由地面控制站完成，地面控制站的无人机控制系统是整个无人机系统的“大脑”。无人机操作员如同飞行员在驾驶舱一样，在地面控制站完成无人机的飞行和任务操作。

地面控制站内布局多个控制席位，控制席位主要包括飞行控制席位、任务控制席位及链路控制席位，各席位产生不同的控制指令，控制指令汇集至编码器进行指令收集存储并组遥控帧，遥控帧经无线链路发送至无人机。站内各控制席位与编码器为准同步通信，因高速无人机对指令的时效性要求较高，如果编码器采用传统的FIFO缓存方式，当两端的时间差滑动到某个时间段内，指令的时效性将受到影响，时延将超出一个遥控帧周期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于高速无人机指令时效性要求较高的情况下，采用寄存器数组缓存数据，根据每个数组的缓存状态，有选择的发送数组内的数据，以保证将最新的控制指令发送至无人机。时延不超过一个遥控帧周期。

本发明采用的技术方案为：

一种高速无人机遥控组帧方法，包括以下过程：

编码器接口电路接收各路数据，进行电平转换后将异步串行数据送入FPGA芯片，FPGA芯片并行处理多路串行数据，进行串行数据格式转换；

DSP通过总线从FPGA芯片读取数据，每路数据分配三个寄存器数组，每个寄存器数组设置相应的状态字，状态字用以标识出当前存储数据的状态；其中状态包括：正在发送、等待发送和接收数据；

DSP通过总线读取数据后，首先判断数据帧头，帧头判断有效后，根据各寄存器数组当前状态字，将数据存储在状态为接收数据的寄存器数组内，当存满一帧后，对应的状态字变更为等待发送，如果同时有另外一个寄存器数组已经处在等待发送状态，则将这另外一个等待发送状态的寄存器数组状态字设置为接收数据；

FPGA芯片分频产生遥控帧中断信号后，DSP响应中断信号，并读取各寄存器数组状态字，将指针指向等待发送的数组，同时将数组的状态变更为正在发送，并依据遥控帧格式组成遥控帧发送。

一种高速无人机遥控组帧装置，包括编码器接口电路、FPGA芯片和DSP，其中DSP中为每路数据分配三个寄存器数组，每个寄存器数组设置相应的状态字，状态字用以标识出当前存储数据的状态，状态包括：正在发送、等待发送和接收数据；

编码器接口电路，用于接收各路数据，进行电平转换后将异步串行数据发送至FPGA芯片；

FPGA芯片，用于并行处理多路串行数据，进行串行数据格式转换；还用于分频产生遥控帧中断信号发送至DSP；

DSP，用于通过总线从FPGA芯片读取数据，读取数据后，首先判断数据帧头，帧头判断有效后，根据各寄存器数组当前状态字，将数据存储在状态为接收数据的寄存器数组内，当存满一帧后，对应的状态字变更为等待发送，如果同时有另外一个寄存器数组已经处在等待发送状态，则将这另外一个等待发送状态的寄存器数组状态字设置为接收数据；还用于响应FPGA芯片的中断信号，读取各寄存器数组状态字，将指针指向等待发送的数组，同时将寄存器数组的状态变更为正在发送，并依据遥控帧格式组成遥控帧发送。