CN210781099U - 一种小型化无人机频分数据链装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化无人机频分数据链装置，包括MPSOC处理器，MPSOC处理器通过SPI接口、JESD204B接口与捷变频收发器连接，MPSOC处理器包括可编程逻辑部分(PL)和可编程系统部分(PS)，可编程逻辑部分通过普通IO接口与两片可配置多协议收发器连接，可编程逻辑部分的输入端GTH高速串行收发器分别与HDMI、HD‑SDI视频输入连接器的输出端连接，可编程系统部分通过BANK‑502与千兆以太网连接器连接，BANK‑500连接到异步串行通信接口UART、QPSI存储器，BANK505的GTR收发器分别与到SATA、DisplayPort连接器连接，BANK‑501连接到SD卡连接器，MPSOC处理器、捷变频收发器与时钟模块通过时钟管脚连接。本实用新型匹配不同功率类型的射频前端，可以基本满足各种无人机需求，达到通用化的目的。

Description

一种小型化无人机频分数据链装置

技术领域

本实用新型涉及数据链系统技术领域，具体为一种小型化无人机频分数据链装置。

背景技术

数据链系统是地面飞行操控人员、任务操控人员与无人机之间实现远程无线信息交互、传输、处理的平台和纽带，是无人机系统的生命线和信息线，数据链测控系统的综合性能决定着无人机系统的操控安全性、任务灵活性、信息实时性，人机交互高效性和测试维修方便性。

随着无人机任务类型的丰富和使用范围的拓展，对无人机数据链测控链路提出了更高的要求，具体如下：

(1)通用性：能适应多种平台和载荷的协议与接口，具备可扩展能力；

(2)安全性：采取测控链路可靠、抗干扰、防误操作措施，宜具备双链路进行冗余备份；

(3)集成性：考虑无人机安装空间、载重能力、功率供给方面的局限性，宜将图传与数传功能一体化设计，实现双向传输；

(4)智能性：具有数据端口优先级管理功能，可根据信道环境自适应调整通信体制确保重要指令数据可靠传送；

(5)维修性：需要能够实时监测链路状态，存在干扰时可设置电台频点等参数选择良好信道，出现故障甚至是存在安全隐患时能快速定位到可更换单元，便于维修。

目前市面无人机使用的信息传输系统功能单一，通常需要图像传输装置和遥控传输装置两套单向链路，造成机载设备安装复杂，存在链路不稳定、容易误操作，可配置性和接口通用性差的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种小型化无人机频分数据链装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型重量轻、体积小、带宽高的优势，可实现无人机遥控、遥测和图像数据的高速、可靠双向传输。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型化无人机频分数据链装置，包括MPSOC处理器，所述MPSOC处理器通过SPI接口、JESD204B接口与捷变频收发器连接，所述MPSOC处理器包括可编程逻辑部分(PL)和可编程系统部分(PS)，所述可编程逻辑部分通过普通IO接口与两片可配置多协议收发器连接，所述可编程逻辑部分的输入端GTH高速串行收发器分别与HDMI、HD-SDI视频输入连接器的输出端连接，所述可编程系统部分通过BANK-502与千兆以太网连接器连接，BANK-500连接到异步串行通信接口UART、QPSI存储器，BANK505的GTR收发器分别与到SATA、DisplayPort连接器连接，BANK-501连接到SD卡连接器，所述MPSOC处理器、捷变频收发器与时钟模块通过时钟管脚连接。

进一步的，所述MPSOC处理器的型号为UltraScale+MPSOC-EV。

进一步的，所述多协议收发器的型号为LTC2872，所述多协议收发器与8路RS232或4路RS422连接。

进一步的，所述射频微波前端RX、TX端口分别与接收端口RX1A和发射端口TX2A连接。

进一步的，还包括电源模块，所述电源模块将外部输入9～42V电源转换为其他芯片所需电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型重量轻、体积小、带宽高的优势，可实现无人机遥控、遥测和图像数据的高速、可靠双向传输。

(2)本实用新型采用集成度高的可编程处理器和捷变频收发器来实现无人机通信链路的双向传输，具有小型轻量化、接口配置丰富、抗干扰能力强的特点。

(3)本实用新型的视频图像可以通过H.265压缩和解压缩实现超高清4K、多通道、可变速率传输，具有传输延时小，视频图像分辨率高的特点。

(4)本实用新型匹配不同功率类型的射频前端，可以基本满足各种无人机需求，达到通用化的目的。

附图说明

图1为本实用新型一种小型化无人机频分数据链装置的应用框图；

图2为本实用新型一种小型化无人机频分数据链装置的收发信机电路图；

图3为本实用新型一种小型化无人机频分数据链装置的射频微波前端电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，一种小型化无人机频分数据链装置，包括MPSOC处理器，MPSOC处理器通过SPI接口、JESD204B接口与捷变频收发器连接，MPSOC处理器包括可编程逻辑部分(PL)和可编程系统部分(PS)，可编程逻辑部分通过普通IO接口与两片可配置多协议收发器连接，可编程逻辑部分的输入端GTH高速串行收发器分别与HDMI、HD-SDI视频输入连接器的输出端连接，可编程系统部分通过BANK-502与千兆以太网连接器连接，BANK-500连接到异步串行通信接口UART、QPSI存储器，BANK505的GTR收发器分别与到SATA、DisplayPort连接器连接，BANK-501连接到SD卡连接器，MPSOC处理器、捷变频收发器与时钟模块通过时钟管脚连接。

本实施例中，MPSOC处理器的型号为UltraScale+MPSOC-EV。

本实施例中，多协议收发器的型号为LTC2872，所述多协议收发器与8路RS232或4路RS422连接。

本实施例中，射频微波前端RX、TX端口分别与接收端口RX1A和发射端口TX2A连接。

本实施例中，还包括电源模块，所述电源模块将外部输入9～42V电源转换为其他芯片所需电压。

MPSOC模块是收发信机的核心部件，选用UltraScale+MPSOC-EV处理器。通过SPI、JESD204B接口与射频收发模块连接；可编程逻辑部分(PL)普通IO接口连接到两片可配置多协议收发器LTC2872，配置为RS232或RS422，可以与外部设备完成遥控、遥测、链控等功能；通过GTH高速串行收发器分别连接到HDMI、SDI视频输入连接器。可编程系统部分(PS)通过BANK-502连接到千兆以太网连接器，BANK-500连接到异步串行通信接口UART，QPSI存储器，BANK505的GTR收发器分别连接到SATA、DisplayPort连接器，BANK501连接到SD卡连接器。主要实现：

(1)数字基带信号的处理，包含组帧、解帧、编码、同步、调制、解调功能；

(2)视频图像的采集，H.265或H.264压缩、解压缩功能；

(3)视频图像的存储、显示、上传PC机软解的功能。

射频收发模块采用高集成度的射频(RF)捷变频收发器，与MPSOC模块可编程逻辑部分通过SPI、JESD204B接口连接，分别实现寄存器配置和数据传输功能。接收端口RX1A和发射端口TX2A分别连接到射频微波前端RX、TX端口。

时钟模块分别连接到MPSOC-PL、MPSOC-PS、捷变频收发器时钟输入管脚，提供系统工作时钟。

接口模块主要与外部设备交互使用，丰富的接口功能使其具备广泛的应用性，兼容各种飞机型号的需求。接口模块主要包含HDMI、SDI、网口、同步422等图像采集接口；可配置多路RS232或RS422接口，完成遥控、遥测、链控等功能；SD卡、SATA外部存储器接口；DisplayPort视频图像显示接口。

电源模块主要将外部输入9～42V电源转换为收发信机其他芯片所需电压。

射频微波前端模块的型号可以分为多种，此处只提出基本设计思想，只要满足即可与收发信机配合使用，如图3所示。

(1)对收发信机的输出信号能够进行放大增益，增益的大小视实际需求无人机的航行远近来定。

(2)对输入收发信机的信号能够进行低噪声放大，但输入给收发信机的信号≤1dBm。

微波前端模块ANT接口与外部天线连接，TX接口与收发信机TX接口连接，RX接口与收发信机RX接口连接。

本设计由于采用高集成度可编程器件设计，灵活性好，可实现小型轻量化，满足无人机对体积小、重量轻的需求；同时接口配置丰富，可以兼容各种无人机飞控和吊舱设备；功能齐全，具备超高清图像和数字双向传输能力，免去无人机安装图传和数传的双系统烦恼，安装简便，不容易导致误操作而发生故障。图像具备超高清4K和多通道传输能力，高效的图像编码和解码方式，可以使图像延时大大降低，达到实时性的目的，有利于目标实时跟踪。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种小型化无人机频分数据链装置，其特征在于，包括MPSOC处理器，所述MPSOC处理器通过SPI接口、JESD204B接口与捷变频收发器连接，所述MPSOC处理器包括可编程逻辑部分和可编程系统部分，所述可编程逻辑部分通过普通IO接口与两片可配置多协议收发器连接，所述可编程逻辑部分的输入端GTH高速串行收发器分别与HDMI、HD-SDI视频输入连接器的输出端连接，所述可编程系统部分通过BANK-502与千兆以太网连接器连接，BANK-500连接到异步串行通信接口UART、QPSI存储器，BANK505的GTR收发器分别与到SATA、DisplayPort连接器连接，BANK-501连接到SD卡连接器，所述MPSOC处理器、捷变频收发器与时钟模块通过时钟管脚连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型化无人机频分数据链装置，其特征在于，所述MPSOC处理器的型号为UltraScale+MPSOC-EV。

3.根据权利要求1所述的一种小型化无人机频分数据链装置，其特征在于，所述多协议收发器的型号为LTC2872，所述多协议收发器与8路RS232或4路RS422连接。

4.根据权利要求1所述的一种小型化无人机频分数据链装置，其特征在于，所述捷变频收发器还包括射频微波前端RX、TX端口，所述射频微波前端RX、TX端口分别与接收端口RX1A和发射端口TX2A连接。

5.根据权利要求1所述的一种小型化无人机频分数据链装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块将外部输入9～42V电源转换为芯片所需电压。

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