基于CC2500的輸電線路無人機巡檢抗干擾系統

黃順 衡陽師范學院物理與電子信息工程學院 陳中意 毛益華 劉倩 柏國桃 孫杰 衡陽師范學院信息工程學院

引言

輸電線路巡檢常利用無人機搭載巡檢設備對線路進行信息的采集與分析來尋找出輸電線路故障點，及時做好搶修工作。但是由于無人機在巡檢的過程中受到的信號干擾的因素復雜多樣，依靠設置單一的頻段進行數據通信將導致通信質量差。因此有必要進行關于輸電線路無人機巡檢過程中信號傳輸抗干擾的研究。基于CC2500的輸電線路無人機巡檢抗干擾系統可以對附近2400.0MHz～2483.5MHz內的頻段進行監控并智能搜索最佳的頻段，當無人機在巡檢的過程中遇到復雜多變的環境時，巡檢設備可采用該系統智能搜索出來的最佳的頻段進行通信，避開其他強干擾的頻段，管理員也可通過網頁端對巡檢過程的通信信號強度進行監控。該系統可以為無人機巡檢的數據通信提供一種新的可靠性強、傳輸速率高、移動通信好、結構靈活及成本低的網絡優化平臺，真正為無人機巡檢的穩定運行提供幫助。

1 系統原理

基于CC2500的輸電線路無人機巡檢抗干擾系統主要由主控單元、CC2500模塊、3G通信模塊、數據采集客戶端和網頁監控端構成。該系統可以通過CC2500模塊接收外部無線射頻信號，STM32F103控制數據的接收、處理與儲存，將數據打包后通過3G通信模塊傳送至數據采集客戶端，數據采集客戶端對其接受到的數據進行分析處理以及儲存在數據庫里，利用AJAX技術實現網頁端的實時數據顯示。

2 硬件設計

CC2500是TI(Chipcon)公司一款低成本的UHF收發器,專為低功耗無線應用而設計,可由軟件設定在2400～2483.5MHz頻率波段。STM32F103C8T6是 Cortex-M 內核的32位控制器，相比較傳統的4位、8位單片機，具有性能高、處理速度更快、實時性強、低功耗和便于低電壓操作等優點。故選擇STM32F103C8T6為控制器配置CC2500的寄存器。

本設計的信息收集與處理功能主要由STM32F103C8T6主控單元與CC2500模塊來完成。由STM32F103芯片來完成CC2500芯片初始化、信道監聽、智能搜索與數據分析處理，將數據整理寫入RAM并通過3G通信模塊傳送到服務器端，在服務器端搭建一個網站界面，用來實時監聽信號強度RSSI。STM32F103C8T6主控單元與CC2500模塊使用SPI通信協議進行通訊。CC2500提供的SPI接口分二類，上行和下行。下行包括讀寫寄存器和發命令，使用管腳CSN(片選)，SI(輸入)，SO(輸出)，SCLK(輸出時鐘)進行操作。上行主要是狀態反饋的兩個管腳GDO0、GDO2，反饋CC2500的工作狀態。

3 軟件設計

單片機首先要進行SPI初始化、CC2500初始化、3G通信模塊和相關寄存器的配置等，做好初始化操作后開始進行掃描信道，進入初始化信道獲取當前信道的RSSI值與信道ID，將二者存入相應數組中，接著判斷所有信道是否掃描完畢，若是沒有，則進入下一個信道開始獲取當前信道的RSSI值與信道ID，將二者存入相應數組中；若是所以信道掃描完畢，通過最大值算法計算出最佳信道ID，將CC2500設置為當前最佳信道，繼續監視當前最佳信道獲取到的RSSI值，將獲取到的RSSI值與初始化設置好的閾值相比較來判斷當前最優信道質量是否良好。從而根據最優信道中信號的質量好壞來選擇是重新設置最優信道，還是將當前最優信道的相關數據存儲雜RAM中。單片機將數據打包傳送到服務器端，服務器端的數據采集客戶端進行數據的接收、處理與存儲至數據庫，緊接著利用AJAX技術實現網頁端的實時數據顯示。

4 結論

基于CC2500的輸電 線路無人機巡檢抗干擾系統以STM32F103C8T6為控制核心，集成了CC25OO信號采集模塊，通過3G通信模塊與服務器端的數據采集客戶端進行數據傳輸，在網頁上實現對最優信道上RSSI值的實時監控。該系統為在環境復雜，干擾因素多的無人機巡檢過程的安全運行、穩定通信提供了良好的解決方案，有效的提高了無人機巡檢過程中網絡通信的穩定性和可靠性。