强电磁干扰下远距离综合无线通信设计

PT2272两款芯片来完成光波发射与接收的编码与解码。这两款芯片功耗低，使用方便。对高频电路完成ASK调制，相当于调制度为100％的调幅。

1.3、激光通信设计

激光的频率相对单纯，容易调制，而且光束散开角小，方向性极好，穿透能力强，是一种理想的远距离通信手段[6-7]。但是由于激光方向性太强，所以在实施通信操作时需要将发射端对准接收装置，否则通信将会中断。因此为了解决这一问题，本文在手持发射器的前端放置一个可变焦摄像机，可将图像显示在手持发射器的屏幕上，对激光光束射出以后所在图像中的位置进行校对，并以十字叉线的方式予以标注，从而有效解决了激光的对准难度大的问题。

2、电路设计及实现

2.1、发射电路

为了使电路发射端容易携带、手持操作轻便，电池的大小及容量受到了较大限制。因此在发射电路的实际中尽量使用贴片式、低功耗的芯片，并对电路使用了自动休眠与唤醒的设计。由于发射电路处理起来相对简单，所以核心处理器使用单片机即可满足需求。

图2为红外发射模块电路，单片机I/O口与PT2262调制芯片的管脚之间通过P00~P05进行通信。最终信号通过图中的大功率红外发射二极管D3发送出去。激光发射模块基本与红外模块相同，调制芯片也采用了PT2262，只是将发光二极管改成了650 nm激光发射管。

图3为无线发射模块电路图，单片机的读入读出串口与无线发射芯片之间通过RXD和TXD进行连接通信。控制信号最终通过图3中P1天线发送出去。

本文在发射手持终端的单片机上编写程序时将键盘键入的命令信号通过3种通信途径同步送出、同时发射，从而达到在遭到扰乱时也能正常进行通信的目的，也就是常说的"扰中通"。

2.2、接收电路

接收电路由于放在排爆机器人方，因此空间相对较大，不受空间限制。接收电路分为三部分同时接收，不管哪路信号被接收进来，中央处理器都会立即执行，保证了通信的效果。

由于接收端接收信号及需要处理的信息较多、处理速度要求较快、外接设备多，因此使用了性能高、低成本、功耗小的增强型STM32F103系列嵌入式ARM芯片作为接收端的核心处理器。该芯片使用Cortex-M3作为内核，时钟频率可达72 MHz，能够较好地完成信号接入、信息处理和动作执行等相关操作。

无线信号、红外信号和激光信号接入进来后分别通过串口（USART1-RX/USART1-TX）以及GPIO口与ARM芯片进行连接。图4为接红外接收模块电路图。激光通信模块的电路图基本与红外接收模块一致，只是将6个红外接收光敏二极管改为了6个激光接收器。而无线接收模块同样使用了图3所示电路模块进行通信。

接收端的ARM芯片接收到3个通信通道当中的任何一个的命令信号以后，就分别驱动其后续的2个直流电机、4个步进电机、显示器、水开关液压阀、水刀磨砂材料开关等机构进行工作，最终实验证明运行效果良好。

3、结论

本文针对大功率电磁干扰环境下以及复杂烟雾条件下的排爆机器人作业时的通信控制，提出了利用无线通信、红外通信、激光通信进行综合无线通信，并对各通信方式采取了多项改善措施以提升通信效果。经过在强电磁场干扰环境中、烟雾环境中、强光照环境中多次试验，该系统都能够较好地实施通信，具有非常强的抗干扰能力，达到了综合无线通信规避外界干扰的设计目的。