跟着无人机正在成为新的经济增长点和国民收入水平的进步，近年来在高校和民间都得到了更多的重视。无人机是无人驾驭飞机的简称，是运用无线电遥控(含长途驾驭)、预设程序操控和(或)根据机载传感器自主飞翔的可重复运用不载人飞机。现在用无线电遥控的无人机大部分运用JR或许Futaba公司出品的专用遥控器，这些遥控器长处是手感好，便利带着，可是价格昂扬，通道数较少，难以满意无人机履行使命时需求较多通道数的要求。少部分运用PC作为操控渠道，运用了飞翔摇杆作为操控器，能完成更专业的功用，通道数也多，可是带着不便利利，需求带着手提电脑或许PC到外场调试，还必须考虑电池续航问题，造价也比较昂扬，且需求专业的计算机软件常识进行编程。
为处理上述不便利，自己提出了一种根据Arduino的无人机操控器规划计划。Arduino是2005年1月由米兰交互规划学院的两位教师David Cuartielles和Massimo Banzi联合创立，是一块根据敞开原始代码的Simple I/O渠道.Arduino具有相似java、C言语的开发环境，将AVR单片机相关的一些寄存器参数设置等都函数化了，即便不太了解 AVR单片机的朋友也能轻松上手，规划出各种有用的电路开发体系，是一款价格低廉、易于开发做运用的电子渠道。Arduino包含硬件和软件在内的整个渠道是彻底开源的。该计划因为选用Arduino渠道，能快速开宣布用较低本钱的飞翔摇杆来进行操作航模，体会实在飞翔的感觉。因为接口较多，能够完成高达 20通道以上，能履行各种扩展使命，且不需求带着电脑。
体系原理与架构规划
体系框图如图1所示，分为两大部分，别离是地上操控部分和操控履行部分。地上操控部分是由单片机读取飞翔遥杆的数据，即可取得飞翔摇杆各个通道的即时电压，经过形式转化后，得到各个通道的值。将上述值经过编码后经过无线数传模块发送出去。
空中指令履行部分：
由空中无线数传接纳到信号后将指令发送到单片机，单片机将指令解析，并转化为飞控体系常用的PPM信号，该PPM信号能够直接驱动飞控体系做出呼应动作，然后操控无人机。
模块原理、规划与制造
1.摇杆信号获取原理
要得到飞翔摇杆当时的杆量，一个办法是经过摇杆的usb接口读取，因为各个厂家的通讯协议都不兼容，有些还必须取得授权，完成起来比较费事。另一个办法是直接获取摇杆的电位器值。实践上现在市面上的摇杆除了十分高端的摇杆用了霍尔传感，大部分都选用了一般的电位器，依照可变电阻来读取即可。本模块选用市场上常见的赛钛客FLY5飞翔摇杆，拆开来外壳，一切电位器都是用3P的白色衔接插座和电路板衔接的，XYZ三轴用来操控飞机姿势(升降、副翼和方向)，油门由拉杆操控，苦力帽能够用来操控fpv摄像头云台，还有其他的按键能够映射为其他通道，例如空中抛掷物体，主动回家，切换飞翔形式等。
2.杆量解析处理模块
咱们选用的单片机体系选用了ArduinoM E G A 2 5 6 0 开发板。该开发板是一块以ATmega2560($10.4500)为中心的微操控器开发板，自身具有54组数字I/O其间14组可做PWM输出)，16组模数转化输入端，4组串口，运用16MHz的晶振。读取摇杆的XYZ 轴的电阻值，只需将电位器的电源和地接在电调输出的5v和地上，信号线接在Arduino板的模仿输入口上，因为Arduino的AD读取精度最高是10 位，在程序里将电阻值映射成0到1023的数值，FLY5飞翔摇杆的分辨率大概在800~900左右。飞翔摇杆的电位器是线性的，反响较为活络的。实践测验中摇杆回中后，和打到最大和最小的当地，数据会有一些动摇和噪点，选用卡尔曼滤波算法进行处理，能够取得滑润的曲线。
3.无线收发模块
无线数传模块选用了一对X b e e P R O900HP无线收发模块，该模块功率为250mW.它们别离用来衔接地上操控板单片机和衔接飞翔操控的单片机。装备原装天线，最远能够到达10KM，比传统遥控器间隔极大的添加。标准的串口TTL接口，将RX和TX别离接在单片机板上的TX和RX端口上即可。波特率设置为115200($0.1530)，数传是半双工的，通讯添加CRC校验，避免数据丢包和被搅扰篡改。
4.指令解析模块
有了杰出的通讯协议，空中操控板解分出地上宣布的指令后，做出相应的驱动舵机的动作。标准PPM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽(脉冲的高电平部分)范围在1ms-2ms之间，但实践上脉宽能够在0.5ms-2.5ms之间，脉宽和舵机的转角0°-180°相对应。现在大多数无人机飞翔操控器的接纳部分都遵从1-2ms标准，50HZ的数据刷新率。本规划选用DJI公司的NAZA-M飞控模块。
5.失控维护模块
在空中指令履行部分的单片机操控体系中，规划失控维护装置。在Arduino中规划定时器中止，每隔一段时间查询有无收到指令(正常情况下每秒应该接纳50条指令)。因为飞翔器速度高，瞬息万变，因而能够设置为1秒没有接纳到任何一条指令，则进入悬停状况，原地悬停待命，在30秒内没有收到地上的指令后，应该进入失控维护，并切换到飞翔器操控器的GPS主动归航形式。
运用飞翔摇杆进行操控更具有实在感，是传统遥控器无法体会的。左手油门，右手操控升降，副翼，扭动z轴操控方向舵。地上站装备 9dBi全向天线，空中装备3dBi原装天线在开阔地实测操控间隔为8KM.在单向传输的时分没有呈现显着推迟和抖舵，合适直升机或多旋翼无人机等低延时的操控要求，实测延时小于20ms.双向传输的时分延时较大，乃至呈现了500ms以上的延时，只能适用于固定翼和滑翔机等对延时要求不高的飞翔器。经过对数传模块的剖析，原因是数传模块大多都是在单频率下，只能完成半双工的无线传输，发送和接纳切换需求延时，假如数据量大会形成堵塞，然后加大延时。
本文供给的处理计划，本钱较低，开发便利，易于完成。不足之处是单向传输尽管延时低，可是无法实时回来飞翔器的各种数据。为处理该问题，只能运用2对无线模块，或选用MIMO天线能完成全双工的无线模块，才干处理。后期将会持续研讨，以完成低本钱的双向传输，并完成实时数据回来的OSD和低延时操控。
