CN111294266A - 一种无人飞行器通讯方法及其总线通讯系统 - Google Patents

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田刚印
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Abstract

本申请公开一种无人飞行器通讯方法及其总线通讯系统。所述无人飞行器通讯系统，其特征在于，包括主控制器、通讯总线和从控制器；所述主控制器包括无人飞行器的飞行控制器或其他设备控制器；所述通讯总线为基于1553B协议的RS485总线；所述从控制器包括无人飞行器中具有通讯功能的飞行控制器、光电系统和链路系统；所述主控制器与所述从控制器通过基于1553B协议的RS485的所述通讯总线进行通信。能够实现在无人飞行器进行大量数据传输时，信息交互的高速性、稳定性、准确性、实时性和兼容性。

Description

一种无人飞行器通讯方法及其总线通讯系统
技术领域
本申请涉及飞行器通讯领域，尤其涉及一种无人飞行器通讯方法及其总线通讯系统。
背景技术
随着国家科技、经济实力的逐渐发展，无人机这个行业也逐渐被大众所熟知，近年来，无人机在各个领域都得到了广泛的应用，像军事检测、森林火灾检测、电力行业巡检、地质勘测以及航拍等等。
目前国内外无人飞行器内部各机载设备以及飞行器与其他设备之间的有线通讯多采用串口总线、CAN总线、ARINC 429等等，但随着传输信息量的增加无论从传输的速度还是总线带宽均已慢慢无法满足要求。
发明内容
本申请提供了一种无人飞行器通讯系统，包括主控制器、通讯总线和从控制器；所述主控制器包括无人飞行器的飞行控制器或其他设备控制器；所述通讯总线为基于1553B协议的RS485总线；所述从控制器包括无人飞行器中具有通讯功能的飞行控制器、光电系统和链路系统；所述主控制器与所述从控制器通过基于1553B协议的RS485的所述通讯总线进行通信。
如上所述的无人飞行器通讯系统，其中，所述基于1553B协议的RS485总线定义为三种终端类型，包括总线控制器、总线监视器和远程终端；其中，总线控制器为主控制器，总线监视器和远程设备均为从控制器；总线控制器通过所述基于1553B协议的RS485总线与总线监视器或远程设备进行通信。
如上所述的无人飞行器通讯系统，其中，在每个10Mbit/秒的1553B总线上至少有1个总线控制器、1个总线监视器和最多31个远程终端。
如上所述的无人飞行器通讯系统，其中，总线监视器由总线控制器来控制，用于对RS485总线上传输的帧数据进行监听和记录，不参与任何总线传输。
如上所述的无人飞行器通讯系统，其中，基于1553B协议的RS485总线设置为指令/响应型通信协议，通讯的信息格式包括从总线控制器至远程终端、从远程终端至总线控制器、从远程终端至远程终端，以及广播方式和系统控制方式。
如上所述的无人飞行器通讯系统，其中，基于1553B协议的RS485总线的数据信号采用差分传输方式，即使用一对双绞线，将其分别定义为RS485 A线和RS485 B线，A为正端、B为负端，总线控制器、总线监视器和远程终端均分别接在RS485 A线和RS485 B线上；在RS485总线的RS485 A线与RS485 B线之间接一个120Ω的电阻，并在RS485 B线于地间接一个120Ω的终端匹配电阻，形成一个阻抗匹配的电阻网络。
本申请还提供一种无人飞行器总线通讯方法，适用于上述无人飞行器通讯系统，所述总线通讯方法包括：
总线控制器接收读写指令或者状态查询指令；
总线控制器根据读写指令或者状态查询指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令封装成控制帧后发送到RS485总线上；
远程终端侦听RS485总线，当侦听到控制帧到达后开始接收并处理侦听到的控制帧形成相应的响应帧，将形成的响应帧发送到RS485总线上；
总线控制器侦听RS485总线，当侦听到响应帧达到后接收响应帧，根据响应帧确定控制指令是否执行成功。
如上所述的无人飞行器总线通讯方法，其中，所述读写指令或状态查询指令为用户输入的指令或者程序执行过程中产生的指令。
如上所述的无人飞行器总线通讯方法，其中，总线控制器查找需要接收指令的终端地址，然后根据终端地址和读写指令或状态查询指令生成相应的控制指令。
如上所述的无人飞行器总线通讯方法，其中，总线监视器实时监测RS485总线，当监测到总线控制器或远程终端向RS485总线发送指令时，对RS485总线上传输的总线控制器的控制帧和远程终端的响应帧进行监听和记录。
本申请实现的有益效果如下：采用本申请提供的基于1553B协议的RS485总线通讯方法及应用该通讯方法的无人飞行器通讯系统，能够实现在无人飞行器进行大量数据传输时，信息交互的高速性、稳定性、准确性、实时性和兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是无人飞行器通讯系统示意图；
图2是无人机飞行器通讯方法流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
为了克服现有无人飞行器通讯总线技术的不足，本申请实施例提供一种适用于无人飞行器中的总线通讯方法。
如图1所示，在无人飞行器中包括具有通讯功能的多个子系统，这些具有通讯功能的子系统之间，或者这些具备通信功能的子系统与具有通讯功能的其他设备之间均通过基于1553B协议的RS485总线通讯方法进行通信；无人飞行器通讯系统包括主控制器、通信总线和从控制器，主控制器与从控制器通过通信总线进行通信。其中，主控制器为根据系统需要规定的控制器，如无人飞行器的飞行控制器或其他设备控制器；通讯总线为实现通讯速率10Mbit/秒的1553B总线模块，1553B协议是专为飞机设备指定的信息传输总线协议，也即设备间传输的协议；从控制器也为系统规定的控制器，如无人飞行器的飞行控制器、光电系统、链路系统等其他设备具有通讯功能模块。
基于1553B协议的无人飞行器具体包括总线控制器BC、总线监视器BM和远程终端RT。优选地，在每个10Mbit/秒的1553B总线上至少有1个总线控制器BC、1个总线监视器BM，最多可以有31个远程终端；需要说明的是，总线控制器为主控制器，总线监视器和远程设备均为从控制器。
其中，总线控制器通过基于1553B协议的RS485总线与总线监视器或远程设备进行通信，而且实现通讯速率10Mbit/秒的1553B的通讯总线设计为指令/响应型通信协议，通讯的信息格式包括但不限于从总线控制器至远程终端、从远程终端至总线控制器、从远程终端至远程终端，以及广播方式和系统控制方式等；总线监视器由总线控制器来控制，用于对RS485总线上传输的帧数据进行监听和记录，不参与任何总线传输。
基于1553B协议的RS485总线的数据信号采用差分传输方式，即使用一对双绞线，将其分别定义为RS485 A线和RS485 B线，A为正端、B为负端，总线控制器、总线监视器和远程终端均分别接在RS485 A线和RS485 B线上；在RS485总线的RS485 A线与RS485 B线之间接一个120Ω的电阻，用于信号线阻抗匹配，防止电缆种的信号反射。并在RS485 B线于地间接一个120Ω的终端匹配电阻，形成一个阻抗匹配的电阻网络，实现正常传输信号无毛刺，不易受干扰信号影响，满足信号完整性设计。
基于上述无人飞行器通讯系统，本申请实施例提供一种基于1553B协议的RS485总线通讯方法，如图2所示，包括：
步骤110、总线控制器接收读写指令或者状态查询指令；
可选地，读写指令或状态查询指令可以为用户输入的指令或者程序执行过程中产生的指令。
步骤120、总线控制器根据读写指令或者状态查询指令生成相应的控制指令；
具体地，总线控制器先查找需要接收指令的终端地址，然后根据终端地址和读写指令或状态查询指令生成相应的控制指令。
步骤130、总线控制器将所述控制指令封装成控制帧后发送到RS485总线上；
步骤140、远程终端侦听RS485总线，当侦听到控制帧到达后开始接收并处理侦听到的控制帧形成相应的响应帧；
步骤150、远程终端将形成的响应帧发送到RS485总线上；
步骤160、总线控制器侦听RS485总线，当侦听到响应帧达到后接收响应帧，根据响应帧确定控制指令是否执行成功。
在此过程中，总线监视器实时监测RS485总线，当监测到总线控制器或远程终端向RS485总线发送指令时，对RS485总线上传输的总线控制器的控制帧和远程终端的响应帧进行监听和记录。
本申请公开的无人飞行器RS485总线通讯方法通过定义控制器终端类型，通过通讯程序定义合理的通讯帧及处理逻辑，提高通讯效率和RS185总线通讯系统的利用率，加快数据的响应速度，大大降低了传输延时，且采用该RS485总线通信系统通讯可靠性强，成本较低，易于实现，适合在无人飞行器系统中应用。该高速总线通讯方法实现无人机飞行器各系统之间以及该无人飞行器与其他关联设备在信息交互时可以实现更快速、稳定、抗干扰性能强等优点。
而且本申请基于1553B协议的RS485总线通讯方法及应用该通讯方法的无人飞行器，提高了无人飞行系统中的通讯速率，扩展了通讯带宽，节省了控制器的通讯资源。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种无人飞行器通讯系统，其特征在于，包括主控制器、通讯总线和从控制器；
所述主控制器包括无人飞行器的飞行控制器或其他设备控制器；
所述通讯总线为基于1553B协议的RS485总线；
所述从控制器包括无人飞行器中具有通讯功能的飞行控制器、光电系统和链路系统；
所述主控制器与所述从控制器通过基于1553B协议的RS485的所述通讯总线进行通信。
2.如权利要求1所述的无人飞行器通讯系统，其特征在于，所述基于1553B协议的RS485总线定义为三种终端类型，包括总线控制器、总线监视器和远程终端；其中，总线控制器为主控制器，总线监视器和远程设备均为从控制器；总线控制器通过所述基于1553B协议的RS485总线与总线监视器或远程设备进行通信。
3.如权利要求2所述的无人飞行器通讯系统，其特征在于，在每个10Mbit/秒的1553B总线上至少有1个总线控制器、1个总线监视器和最多31个远程终端。
4.如权利要求2所述的无人飞行器通讯系统，其特征在于，总线监视器由总线控制器来控制，用于对RS485总线上传输的帧数据进行监听和记录，不参与任何总线传输。
5.如权利要求2所述的无人飞行器通讯系统，其特征在于，基于1553B协议的RS485总线设置为指令/响应型通信协议，通讯的信息格式包括从总线控制器至远程终端、从远程终端至总线控制器、从远程终端至远程终端，以及广播方式和系统控制方式。
6.如权利要求1-5任意一项所述的无人飞行器通讯系统，其特征在于，基于1553B协议的RS485总线的数据信号采用差分传输方式，即使用一对双绞线，将其分别定义为RS485 A线和RS485 B线，A为正端、B为负端，总线控制器、总线监视器和远程终端均分别接在RS485A线和RS485 B线上；在RS485总线的RS485 A线与RS485 B线之间接一个120Ω的终端匹配电阻，并在RS485 B线于地间接一个120Ω的电阻，形成一个阻抗匹配的电阻网络。
7.一种无人飞行器总线通讯方法，其特征在于，适用于如权利要求1-6任意一项所述的无人飞行器通讯系统，所述总线通讯方法包括：
总线控制器接收读写指令或者状态查询指令；
总线控制器根据读写指令或者状态查询指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令封装成控制帧后发送到RS485总线上；
远程终端侦听RS485总线，当侦听到控制帧到达后开始接收并处理侦听到的控制帧形成相应的响应帧，将形成的响应帧发送到RS485总线上；
总线控制器侦听RS485总线，当侦听到响应帧达到后接收响应帧，根据响应帧确定控制指令是否执行成功。
8.如权利要求7所述的无人飞行器总线通讯方法，其特征在于，所述读写指令或状态查询指令为用户输入的指令或者程序执行过程中产生的指令。
9.如权利要求7所述的无人飞行器总线通讯方法，其特征在于，总线控制器查找需要接收指令的终端地址，然后根据终端地址和读写指令或状态查询指令生成相应的控制指令。
10.如权利要求7所述的无人飞行器总线通讯方法，其特征在于，总线监视器实时监测RS485总线，当监测到总线控制器或远程终端向RS485总线发送指令时，对RS485总线上传输的总线控制器的控制帧和远程终端的响应帧进行监听和记录。
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