无人机基础知识-组成-航模遥控器

航模遥控器

常见的无线遥控按照使用技术不同，主要有红外遥控和2.4G遥控。红外遥控有方向范围窄，距离短等特点，所以航模遥控器基本上都是使用2.4G无线遥控。 我们知道蓝牙，WiFi，ZigBee等都是采用的2.4G频段，那么这个又有什么差别呢？首先我们需要对2.4GHz无线技术以及标准做一个简单的介绍。

2.4GHz无线技术标准

2.4GHz无线技术如今已经成为了无线产品的主流传输技术。所谓的2.4GHz所指的是一个工作频段2400M-2483M范围，这个频段是全世界免申请使用。常见的WiFi，蓝牙，ZigBee都是使用的2.4G频率段。

WiFi，蓝牙，ZigBee都是基于2.4GHz的，只不过他们采用的协议不同，导致其传输速率不同，所以运用的范围就不同。同样是采用2.4G频率作为载波，但不同的通讯协议衍生出的通讯方式会有着天壤之别。仅仅在传输数据量上，就有着从1M每秒到100M每秒的差别。详见下面的2.4GHz ISM频段无线信号比较图。

航模遥控器使用的就是2.4GHz ISM频段无线协议的一种，不同于WiFi/蓝牙等有一个专门的名字，该遥控协议就叫做2.4GHz无线通信协议。

2.4G无线通信模块

2.4G无线通信模块（英文：2.4GHz RF Transceiver/Receiver Module）工作在全球免申请2.4GHz ISM频道，频率范围是2400MHz-2483MHz。实现开机自动扫频功能，共有50个工作信道。市面上的航模遥控器基本上都是使用2.4G无线通信模块，对应遥控器会配置一个接收机。遥控器（发射机）和接收机需要配对使用，不同厂商的一般不能够兼容，因为使用的收发芯片以及协议可能不一样。

Crazepony使用的2.4G无线射频芯片NRF24L01作为无线控制。在飞机上我们将NRF24L01作为接收部分设计在PCB板上，在遥控器上我们使用基于NRF24L01芯片的模块，方便插拔更换。

NRF24L01射频模块

Crazepony使用的是单片2.4G无线射频收发芯片NRF24L01。关于为什么会选用这片IC，在CamelGo的博客我和Crazepony的那点事儿(2)中有这么一段描述。

数据通信这块，也没什么特别要考虑的，短距离高速通信且免费这一点要求就限制了只能选择2.4GHz这个频段，在这个频段出了很多优秀的芯片厂商。在学生时代，我用得最多是Nordic公司的NRF24L01这个系列的收发一体芯片，由于刚开始着手启动Crazepony这个项目时，我只会这颗操作芯片，本着方便的原则，所以很自然的选择了这颗它（后来发现国外一个团队bitcraze也用的这个系列的芯片时，还是有点小激动的）

市面上有基于NRF24L01芯片的模块，有统一的标准接口。在遥控器上，我们就直接使用了这个模块，用来和飞控上的NRF24L01进行通信。我们标配的模块如下图所示，控制的距离在20m左右。

遥控器上也可以使用带有PA（功率放大，Power Amplifier）的NRF24L01模块，带有鞭状天线，我们实测能够达到100m的控制距离。

下图为使用带有PA的2.4G模块遥控器的实物图。

航模遥控器介绍

1. 进口遥控，有名的品牌有JR/FUTABA/SANWA等。

• 油动版（标准接收机），遥控距离在600~800米（4VF/4EX/6EX/MAX66/RD6000/VG400），一般使用FM/PPM模式
• 电动版（微型接受机），遥控距离在400~500米（一次变频版）700~1000米（二次变频）
• 高级遥控器，象FF9/JR9X2/JR12/T12/T14，PCM版二次变频接收机，最远有1.5KM~2KM

2. 国产遥控器，最常见的为天地飞（WFly），富斯（FlySky），睿思凯（FrSky），乐迪（RadioLink）等。

• 天地飞6通，一次变频版接收机一般遥控距离在300~400米，这种小型接收机一般只适用于电动飞机，装到油机上面有一定危险。
• 天地飞8，9通，遥控距离600~800米，二次变频版，可以飞油动飞机，电动飞机，但飞汽油机有危险。

国产遥控与进口遥控的差距区别在于一是无线电技术上的差距，另一方面国产的研发机构太少，没有经过长时间的产品测试。

国产遥控器用的都是比较便宜的电子元件，所以成本比较低，特别是接收机，接收机的芯片，好接收机都是进口芯片，所以很稳定，程序编写比较好，便宜的接收机芯片比较便宜，所以容易出事。

一个很简单的例子，遥控器上面的电位器，国产设备用得是国产电位器一般寿命在10~30万次，进口设备的电位器，像FUTABA是台湾产的可以达到100万次，这样直接影响遥控器的寿命。

一般认为遥控器的做工方面JR遥控器最好，线路布局各方面都很好，特别是目前只有JR遥控器配有保险丝如果爱好者不小心短路了，只需要更换保险丝就可以，比较人性化，更重要的是JR遥控器全部是在日本，马来西亚制造，品质有所保证。

FUTABA大众型遥控器现在比较普遍，现在FUTABA的低端遥控器都是在国内产的，接收机是台湾产的，所以遥控器这东西一份价格一分货。模友按照自己的经济能力去选购就可以了，千万不能攀比，选择适合自己的都可以。

现在国产遥控器的厂家越来越多，价格的优惠使得航模的门槛越来越低，所以有一款适合自己的遥控器是广大模友的心愿，广大模友按照自己的经济实力合理 选购属于自己的遥控器。

能否用航模遥控器控制Crazepony

要使用市面上的的航模遥控器控制Crazepony四轴飞行器，需要满足下面两个条件。

• 遥控器是使用和Crazepony飞机上2.4G射频接收芯片NRF24L01一样的发射芯片，或者相兼容的芯片。
• 需要统一遥控器的数据编码和Crazepony飞控数据解码。
• 很多厂商原则上是不会公开遥控器使用的数据编码格式的。
• 这就需要对该厂商遥控器的编码进行破解。

例如Crazyflie就支持ESky的遥控器，因为该遥控器的编码被大神破解并且公开。所以有人专门争对这个提供了接收机代码包，叫做Esky Protocol，其实就是ESky公司遥控器使用的通信协议。只要在飞控端将遥控器的数据解析出来，就可以使用ESky航模公司的遥控器进行控制。

关于ESky公司的2.4G遥控器设备的通信协议，参考ArduinoRCLib项目中的描述。

The Esky 2.4 GHz equipment uses the Nordic NRF2401AG in both the transmitter and receiver. A compatible alternative to this chip is the NRF24L01+ (which is widely available).

PWM/PPM/S-BUS编码

这里说的编码，都是指遥控接收机输出的数据编码格式。对于多旋翼来说，遥控接收机的输出，一般直接输入到飞控中，由飞控对遥控发来的数据进行解码。现在常见的输出信号有PWM/PPM/S-BUS。一个接收机可以输出其中一种，或者多种同时输出。

在固定翼或直升机上，遥控接收机的输出，可能直接用来控制机械单元，如舵机。或者接专门的解码器，来控制多个舵机。这些连接方式比较复杂，和多旋翼差别较大。

PWM（脉宽调制）信号是最早的信号输出方式，一个通道一根信号线输出。

PPM（脉位调制）信号与S.BUS.、XBUS类似，都是单线传输所有通道信号，但几种编码方式完全不同，并不能相互兼容。

举例，乐迪（RadioLink）的R6DS接收机，是配合该公司的AT9/AT9S遥控器的超迷你接收机，适合现在的穿越机对空间体积的要求，能够同时输出PWM/PPM/S-BUS信号，给模友很多的选择。

有很多开源实验项目利用Arduino来模拟PWM或者PPM信号的解码。

Deviation开源遥控器

这是笔者都目前为止知道的唯一一个开源遥控器项目。该项目其实是制作了一个基于华科尔（Walkera）的Devo系列遥控器的开源软件，并且可以通过修改遥控器的射频模块来支持不同的协议。

该开源遥控项目和Crazepony项目有着非常深的渊源，以后会特别说明。

项目主页：http://www.deviationtx.com/

该固件支持华科尔的DEVO 6/6S/7E/8/8S/10/12/12S/F7/F12E系列遥控器。

遥控曲线问题

很多新手反应，航模不好控制。其实这是有原因的，其中最大的一点就是关于遥控曲线的问题，而其中又以油门曲线最为有代表性。

目的是把直线变化的油门，变为曲线变化，以此提供不同的飞行模式。我们以最简单的3点曲线来说明，我们把发射机油门遥杆从下底端，中段，上顶端分为3个点，普通的发射机对应的油门量分别是0%，50%，100%，如果具有油门曲线的发射机，则可对这3个点单独进行设定。

比如，我们将下底端的0%设定为100%。这时，油门摇杆的位置在中段时油门量为50%，向上向下推动油门遥杆都是不断的增加油门量直到100%油门。这时我们看到的是一个V字形变化的油门曲线了(这是3D模式的油门变化要求)。5点曲线就是在3点之间插入2个点，以提供更接近曲线的平滑设定。当然还有一些高端的遥控器提供了7点甚至更多的设定点。那么多少合适呢，对于世界级的比赛其实5点或以上就已经足够了！