无人机是一种有动力、可操控、能承载多种使命设备、履行多种作战使命并可重复运用的战术飞翔器，其零伤亡危险和高机动性等优势引起了各国军方的高度重视。无人机飞翔进程可简略划分为起飞、高空飞翔和下降三部分。高空飞翔阶段飞翔环境相对安稳，常选用无人机自主飞翔办法，无需对其飞翔姿势做太多人为干涉。但是在起飞和下降阶段无人机的速度改变大，姿势调整频频，起降场地地形、气候等许多杂乱要素对无人机的安全构成巨大要挟，是无人机试验使命飞翔中的事端多发时段，因而在起降阶段进行即时、精确的人为调整是保证无人机飞翔安全的重要手法。现阶段部分无人机类型选用有线的车载地上站外部（车外）操控器办法，让地上操作人员经过近距离调查无人机的姿势来实时遥控无人机。
无人机车外操控器运用示意图见图1。
国内车外操控器规划研发之初考虑到地上站内人员和车外人员的沟通，加入了语音通讯功用，但开端仅仅使用对讲机进行通话，而对讲机是单工通讯机制，通话时易构成竞赛；后来部分单位在有线车外操控器的信号传输线缆上增加了模仿语音，完结了车内测控台和车外操控人员的双工通讯，而模仿语音简单自激，通话易受搅扰[1]。
根据已有无人机体系的使用经历，规划了一种数字语音和遥控数据一同传输的新式无人机车外操控器。本文将对其规划组成、尤其是数话同传技能的完结办法进行具体阐明，最终对其测验和使用环境进行介绍。
1 车外操控器的规划组成
1.1 体系规划组成
无人机车外操控器体系规划组成见图2。
(1)车外操控器遥控数据的发生和收集
经过车外操作手对车外操控器各组织(摇杆、开关和微调)的操作，引起内部电位器和电开关改变从而引起电信号的改变。改变的电压经过信号调度电路发送到微处理器（MCU），由MCU内部的AD模块进行处理；改变的数字量直接输入到MCU。MCU把当时的遥控数据显现到液晶显现屏上。
(2)车外操控器语音数据的发生和收集
车外操作手可经过麦克将自己的语音输入到AD模块，数字语音以9.6 kb/s的速率被音频编码器（ENCODER）编码接纳，同遥控数据一同被MCU收集，速率为1 Mb/s。
(3)车外操控器遥控和语音数据的传输
遥控和语音数据在MCU中被组成的遥控/语音数据复合帧以20 ms的帧周期更新，经过对外的RS232/RS422可切换接口输出至地上站[2]，便于不同的地上站兼容。
(4)方舱语音数据的接纳
因为选用双工通讯，地上站方舱内人员的语音数据经过RS232/RS422接口输入到车外操控器的MCU中， MCU对语音数据帧中的语音数据进行提取，以1 Mb/s的速率发送到音频解码器(DECODER)进行解码，以9.6 kb/s的速率输入到DA电路发生模仿语音，语音可经过耳机被车外操作手接听。
需求阐明的是，方舱里内置一个语音收集器，其内部的语音收集、接纳和发送模块与车外操控器内部规划原理共同；车外操控器和语音收集器之间可选用长度为120 m的线缆衔接，扩展了车外操作手的活动规模。
1.2 硬件规划要害点
(1)芯片的选型
MCU选用Cygnal公司出产的C8051F022单片机，其外围电路首要包括信号调度电路,数字和模仿信号经调度后输入至C8051F022；RS232/RS422接口电路由MAX3232和MAX3490构成；数字语音编解码电路的音频AD/DA部分选用AD/DA复合功用芯片CSP1027，数字音频编码/解码芯片选用美国DVSI公司出产的AMBE1000[3]。AMBE1000编码器的输出帧和解码器的输入帧别离见图3和图4。
如图3和图4所示，编码器输出帧和解码器输入帧的结构相似，包括帧头Header和ID值(共占1个B)及24 B的紧缩语音数据，不同的是输出帧包括4 B状况位，输入帧包括4 B操控位，微处理器可根据输出帧状况位对语音数据进行处理，该状况位也可直接作为输入帧的操控位输入至解码器。为便于和8 bit MCU接口通讯，AMBE的信道接口选用被迫并行形式。
2 数话同传技能的完结
2.1 MCU程序规划
完结车外操控器数话同传功用的要害点之一是微处理器程序的规划。
MCU的程序流程图如图5所示。AMBE1000为主机端供给了编码包准备好信号EPR和解码包空信号DPE，在规划大将这两个信号别离输入到C8051F022的外部中止INT0和INT1端口，以中止办法读取和写入语音数据；与方舱语音收集器的数据通讯经过C8051F022内部UART0功用模块完结。中止优先级设定的先后顺序为INT0→INT1→UART0。
微处理器的主程序在完结初始化中止设置和优先级后，读取C8051F022内部Flash的份额指令零点偏移（规模为0～255，规范零点为127，实践中零点常发生偏移，可利用按键调准）后，循环收集按键和进行LCD显现改写。为便于进程间通讯，程序界说了两个bool型变量用作发送标志和接纳标志，3个语音数组别离用于存储从编码缓冲区读出的数据（语音数组1）、待写入解码缓冲区的数据（语音数组2）和存储静音数据的数组（静音数组）。
由EPR信号触发的外部中止0处理程序首要读取AMBE1000编码器缓冲区至语音数组1，组成遥控/语音帧，设置发送标志并发动UART0发送中止。进入串口中止0后，首要判别中止类型为发送中止仍是接纳中止，若为发送中止则发动发送进程，将遥控/语音帧发送至车内收集盒，之后撤销发送标志；若为接纳中止，则发动串口接纳进程，接纳方舱语音收集盒发来的语音数据，更新语音数组2，设置接纳标志。由DPE信号触发的外部中止1处理程序首要判别接纳标志是否有用，若无效则写静音数组至AMBE1000编码缓冲区，若有用则写语音数组2至AMBE1000编码缓冲区，之后撤销接纳标志，退出中止程序。
2.2 数字语音和遥控数据复用
由上述介绍可知，遥控/语音帧的发送周期是由AMBE1000的DPE信号触发的，DPE信号的发生周期为20 ms，而方舱语音收集盒为异步接纳，对遥控/语音帧的抵达周期没有严格要求，因而20 ms的发送周期满意体系规划要求[4]。
在遥控/语音帧的规划中，数字语音和遥控数据的复用成为完结数话同传技能的要害点，这儿遥控/语音帧在规划上选用40 B/帧，帧结构如图6所示。
帧结构在规划上包括2 B帧头，1 B帧标识，10 B的遥控数据，1 B语音状况字，24 B的语音数据和2 B帧尾。
串口0选用波特率为38 400 b/s，发送单帧遥控/语音帧占用的时刻为：(40×8)÷38400≈8.33 ms，满意20 ms/帧的发送周期。
3 车外操控器的测验与使用
在试验室阶段，车外操控器经过RS232接口发送至上位机调试，经串口调试帮手实时记载的数据见图7。其间EB90为帧头，EE16为帧尾，带下划线的数据为帧头、语音状况字和语音数据。
在实践使用中，根据数话同传技能的车外操控器已参与过数次严重科研项目的飞翔试验。经实践查验，语音通话质量杰出，数据传输安稳牢靠，验证了其规划的合理性，为数话同传技能拓宽了使用规模。
