臺灣博碩士論文加值系統

本論文提出一套可搭載於微飛行器(MAV)上之無線影音及GPS傳輸系統的規劃，整體系統採用雙音複頻(DTMF)調變方式作為無線傳輸方法，電路製作則選擇PIC18系列的單晶片作為微處理器的核心；藉由可靠穩定的電路設計及程式編寫，本系統的設計實現了MAV所強調的體積小、重量輕、傳輸錯誤率低的要求，成功的將MAV飛行時所產生的飛航資訊，如即時視訊、經緯度、高度、航速、航向、飛行狀態等，由無線通訊鏈路回傳至地面接收端，協助地面端的操作者掌握所需飛行資訊及情報。
本論文研究內容包括傳輸資料格式規劃、PIC微處理器程式開發、電路製作、接收端動態資訊介面整合以及傳輸錯誤率分析等；經過實際電路製作及測試驗證後，整體系統能有效執行以上所規劃的資訊傳輸任務。本論文研究成果可以作為無人載具資訊回傳系統的設計參考，更能作為進一步提昇傳輸效能的參考依據。

This thesis proposed a wireless video and GPS transmission system that can onboard the Micro Aerial vehicle (MAV). The system uses DTMF modulation as the method of wireless transmission, while PIC18 microprocessor was used o be the core of electronic circuit.
Based on the reliable programming as well as design of electronic circuit, the system implement the request of MAV payload such as small volume, light weight and low transmission error rate. Consequently, the MAV successfully transmit aerial and navigation signals to the ground receiver via wireless link, which facilitates ground user to acquire the desired flight information and intelligence.
The scope of the research includes the transmission data formatting, PIC microprocessor programming, electronic circuit design, and the integrated interface display and transmission error rate analysis of the ground receiver. According to the practical flying test, the developed system is verified to be applicable. The results can be used for designing of MAV wireless transmission system with effective transmission performance.

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
圖目錄 viii
縮寫表 xi
縮寫表 xi
1. 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧與研究目的 3
1.3 論文架構 4
2. 系統架構 5
2.1 系統架構方塊圖 5
2.2 無線傳輸方式規劃 6
2.3 雙音多頻訊號傳輸原理 9
2.4 接收端介面規劃 12
3. 傳輸資訊規劃 16
3.1 GPS接收訊息 16
3.2 回傳資訊規劃 19
3.3 傳輸資訊組合 24
4. 硬體電路 29
4.1 硬體電路設計規劃 29
4.1.1 GPS接收器 29
4.1.2 發射端部分 31
4.1.3 接收端部分 39
4.2 電路製作 44
4.2.1 電路繪製 44
4.2.2 電路實作 49
4.2.3 電路運作模式 53
5. 系統測試 55
5.1 性能測試 55
5.1.1 DTMF tone音傳輸時間測試 55
5.1.2 室外通信測試 59
5.2 飛行測試 61
6. 結論 73
參考文獻 78
自傳 81

[1]http://zh.wikipedia.org/wiki.
[2]http://www.afats.khc.edu.tw/.
[3]http://www.aero.tku.edu.tw/equip.htm.
[4]http://www.aero.fcu.edu.tw/index.html.
[5]呂璨朱，“高空長滯空太陽能無人飛機(UAV)之飛行控制策略研究”，元智大 學機械工程學系，96學年度論文競賽，中壢。
[6] 蕭飛賓，Remotely Piloted Vehicles and Micro Satellite Research Lab：http://140.116.202.83/Intro.html.
[7]郭智賢、宋齊有、王慶桐，“微飛行器縱向穩定性與控制氣動力導數鑑別”，2003年中國航空太空學會，中華民用航空學會學術研討會。
[8] http://db1.sinica.edu.tw/~textdb/test/921eq/txt/C0012/6105.txt.
[9]http://taiwantp.net/cgi/roadbbs.pl?board_id=8&type=show_post&post=55.
[10]鄧坤誠、 林美惠，“步兵( 裝步)營連偵搜利器-迷你(微)型無人飛行器”， 步兵季刊， 218期， 2005。
[11]Integrated Energy Supply and Wing Structure for Micro Aerial Vehicles: http://www.darpa.mil/.
[12] S. J. Morris, “Design and Flight Test Results for Micro-Sized Fixed-Wing and VTOL Aircraft, ” Proceedings of the First International Conference on Emerging Technology for Micro Air Vehicles, Georgia Institute of Technology, Atlanta GA, Feb. 1997.
[13] http://avdil.gtri.gatech.edu/RCM/RCM/Entomopter/EntomopterProject.html.
[14] Gator Team B, “University of Florida Autonomous Micro Air Vehicle System, ” Micro Air Vehicle Laboratory.
[15]S. M. Kanowitz , “Design and Implementation of a GPS-bsaed Navigation System for Micro Air Vehicles, ” Master Thesis of Florida University, 2002.
[16]李勝義，“無人飛機與微飛行器之通訊技術評估研究結案報告”，國防大學理工學院教師專題研究成果報告，桃園，2006。
[17]李勝義，“ MAV_50構型微飛行器次系統整合與通訊鏈路測評研究結案報告”， 國防大學理工學院教師專題研究成果報告，桃園，2006。
[18]張運生、宋齊有、郭智賢，“微飛行器之橫向動態穩定性分析與設計”，航空太空及民航學刊系列B，第38卷，第1期，第37-48頁，2006。
[19]Z. Kuo, C. Soong, and Y. Chang, “Dynamic Modeling and Analysis of a Whole-Wing Micro Air Vehicle, ”AIAA Dynamics Specialists Conference, Paper No. AIAA-2007-2238, Honolulu, Hawaii, pp. 23-26, Apr, 2007.
[20]郭智賢、張運生、古俊傑，“微飛行器增強飛行穩定性與導航導引之研究”， Paper No: 08-14, 2006 AASRC/CCAS Aerospace Joint Conference, Jungli, 2006.
[21] Tactical control system to enhanced tactical radar correlator (TTRAC) Interface Design Description: http://www.fas.org/irp/program/process/etrac_v1.pdf.
[22] L. Kahalekai, “Integrating Unmanned Air/Ground Vehicle Platform Sensor Data into a GIS-Based Consequence Management System, ” Geospatial Technologies Symposium, Mar 22, 2006.
[23]劉光明，“單晶片實現DTMF或FSK來電顯示”，電子現代技術，大陸，2007。
[24] Publications and Standards from the National Marine Electronics Association (NMEA) / NMEA 0183.：http://www.nmea.org/pub/0183/.
[25]曾清涼、儲慶美，GPS衛星測量原理與應用GPS Satellite Surveying Principles and Applications，成功大學衛星資訊研究中心，台南，1999。
[26]ITU-T Recommendation Q.24, “Multifrequency Push-Button Signal Reception, ” Fascicle VI.1-Rec.Q.24, Table A-1.
[27] HOLUX Technology Inc, “M-87 GPS Engine Board Specification Manual, ” 2007.
[28]莊智清、黃國興，電子導航，全華科技圖書股份有限公司，台北，2003。
[29]Microchip Technology Inc, “ PIC18F2520 datasheet, ” DS39617A.
[30]HOLTEK, “HT9200/B DTMF Generators datasheet, ” Rev1.4,Aug, 30,2004.
[31]MITEL, “MT8870D Integrated DTMF Receiver datasheet, ”pp.11-22, 2003.
[32]李俊賢，“運用於為飛行氣之無線影像及GPS訊號回傳系統之研究”，國防大學中正理工學院碩士論文，桃園，2007。
[33]張義和，電腦輔助電路圖設計OrCAD Capture V9.0，台科大圖書股份有限公司，台北，2004。
[34]張義和，電腦輔助電路板設計OrCAD Layout Plus，台科大圖書股份有限公司，台北，2005。
[35]傅景隆，“應用單晶片GPS接收器實現無人飛行載具之導航系統”， 成功大學碩士論文，台南，2002。