浅谈遥控器技术的更迭与挑战
时间：2022-07-19 09:49:56 版权声明 举报文章

航模整机技术的快速发展，也带动了专业配套设备如遥控器、飞控（早期是陀螺仪）、充电器、电子调速器的不断升级。早期的模型遥控器主要由日本、德国、韩国、台湾等地生产，其中日本有Futaba、JR、Herorob、Sanwa等；德国有Graupner；韩国有Hitech；台湾地区有雷虎、先豪、亚拓等。其中雷虎和先豪是较早进入中国大陆市场投资并生产遥控器的厂商。
由于遥控器负责控制模型飞行以及各种功能的调控，因此其传输信号的稳定程度对于模型的操纵有着重要影响。受通信技术限制，模友早期更愿意选择相对成熟的外国品牌遥控器。经过多年发展，我国模型遥控器已经打破外国品牌为主的局面，部分品牌在国外市场占有了一席之地。下面，将为大家介绍模型遥控器发展的不同阶段以及其所将面对的挑战。
技术更迭促发展
FM低频模拟调制时代
遥控器信号通常采用35MHz、40MHz、72MHz三个专属频段。每个频段可使用的带宽为1MHz。
随着无线电应用越来越广泛，各国相继出现了专门的监管机构，如美国负责监管的部门为FCC（美国联邦通讯委员会）、中国负责监管的部门为工信部国家无线电管理局。不同国家间的无线电管理规定也有所区别，如我国规定航模应使用72MHz频段。
最初，遥控器多采用模拟FM调制，发射PPM信号。由于各品牌遥控器与接收机信号可互相兼容，因此需通过使用具有不同频点（如72.180MHz、72.890MHz）的可插拔晶振进行区分。通常，同一场地同一波段（如72MHz）最多支持6人互不干扰地使用遥控器。
这一时期，外国品牌主要有Futaba、JR、Hitech，而国内则先后涌现出振华、易思凯、华科尔、孵化、乐迪、环球飞、天地飞、富斯、驰远、日冠（仅做接收机）等品牌。其中，日冠的二次混频接收机性能在当时超越了很多国内外同行，享誉国际市场。
2.4G数字调制时代
由于模友群体的扩大，同一场地经常出现频率“撞车”的情况。当模型靠近某一台遥控器时，操纵权很容易被这台距离更近的遥控器接管。因此，更大带宽的数字调制成为遥控器发展的必然趋势。由于ISM（Industrial Scientific Medical）频率的带宽为83.5MHz，远比专属的低频波段的带宽高，可同时支持更多的遥控器使用，因此被越来越多的遥控器企业选用。
起初，ISM频率中的2.4G （2 400-2 483.5MHz）波段为全世界共享的开放波段，原则上任何电子设备无需授权，均可使用。
自2008年起，航模遥控器逐渐步入2.4G时代。在这场通信技术的升级过程中，厂商的格局也悄然发生了变化：日本Futaba、JR等大牌厂商依然是行业引领者；美国Spectrum借机占领了美国大部分市场；而德国的Graupner和韩国的Hitech则因性价比低而越来越少被模友使用。国内市场的竞争也愈发激烈，部分品牌悄然退市或转做它行。留下的品牌则加快脚步，逐渐占领国际市场：富斯凭借价格优势，在国外市场一度持有较高的保有量；睿思凯因其强大的开源软件及一流的硬件设计水平被模友们津津乐道，其在美国市场上的受欢迎程度甚至一度超越了部分美国本土品牌。
2.4G扩频技术应用
由于2.4G为开放波段，除模型遥控器外，Wi-Fi、蓝牙等电子设备也同样使用这个波段，因此同品牌遥控器之间、不同品牌遥控器间、遥控器和其他电子设备间的相互干扰日益严重。特别是城市中各处Wi-Fi的建设和普及，使其信号影响无处不在，就连之前很少出现失控问题的Futaba遥控器也因干扰问题，出现了遥控距离变短或突然丢失信号的情况。抗干扰成了遥控器厂商无法回避的课题。
扩频通信技术是抗干扰最有效的手段之一。常用的扩频通信方式有直接序列扩频（简称DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum）和跳频扩频（简称FHSS，Frequency Hoppoing Spread Spectrum）。国内外的遥控器厂商多使用这两种扩频技术，如Futaba的ASST技术是基于FHSS开发而来；睿思凯、亚拓采用的也是FHSS技术，JR、华科尔、天地飞、乐迪等则采用DSSS技术。
技术不同，采用的芯片也不同。其中睿思凯和Futaba的遥控器采用了美国TI（德州仪器）的CC2500芯片，使用FSK数据调制技术；华科尔、天地飞则使用美国Cypress（赛普拉斯）的CYRF6936芯片，采用了其自带的FSK调制的DSSS技术。乐迪的T系列产品同睿思凯一样使用CC2500芯片方案，而A系列则采用TI的CC2533芯片并自带QPSK调制的DSSS技术。富斯使用了台湾笙科电子的A7105芯片，采用FSK调制，芯片不自带扩频功能。
2.4G COFDM图传遥控二合一时代
FPV（First Person View）超视距飞行及穿越机对实时图像传输要求较高，目前DIY市场上主要采用5.8G图传与2.4G遥控器相配合的方式（使用不同波段是为了防止互相干扰）。2015年，大疆创新开始采用上海酷芯微的无线解决方案，即遥控器和图传都使用2.4G波段的无线整合链路。该方案中，遥控器采用了低速率窄带宽的FHSS扩频通信，图传则使用信道可叠加的高频谱利用率的COFDM（类似手机4G技术）宽带传输。COFDM既能在同等频率带宽下保持较高的传输速率，又能以较低的速率来获得更远的传输距离，并且支持遥控器和图传使用不同信道传输，可实现远距离遥控与高清数字图传互不影响。
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随着航空模型的不断发展，遥控器的需求也有所变化。其发展正面临着来自功能、通信和工业设计三个方面的挑战。
功能挑战
航空模型主要包括固定翼、模型直升机以及多旋翼三大类产品。早期固定翼模型飞机占据了大部分市场。随着陀螺仪技术的成熟，模型直升机的操纵难度大大降低，让更多人加入了该机型的阵营。2012年，大疆在德国纽伦堡展出的消费级无人机采用了当时先进的飞控技术，在控制价格及生产难度的同时，进一步降低了操纵难度，吸引了许多无任何模型操纵经验的人，成功点燃了消费级无人机市场。
纵观模型遥控器的发展变迁，用的了、用的好、用的起三点决定了产品的命运。一台专业的遥控器应既能支持大部分主流机型，又具有人性化交互方式。而要做到这些，就要求遥控器的设计者能够深入了解每款机型的特点，以便更合理地配置遥控器。这不仅需要长时间的实践和积累，还要及时明晰市场变化。如此长期的投入对企业是一种很大的挑战。
通信挑战
在频率资源有限的今天，遥控器面临着来自生活中多种干扰源的威胁，而突破通信技术的瓶颈将是解决这个问题的主要途径。扩频通信技术虽已成为遥控器的标准配置，却并不成熟。其中，DSSS技术可抗同频干扰，但遇到大带宽的强干扰信号时，其误码率会显著升高；FHSS技术虽不能抗同频干扰，但可避开干扰。此外，支持DSSS技术的芯片自带扩频功能，而FHSS技术则需要通过软件实现扩频。
由于一般的遥控器属于单向通信设备，没有握手协议，且各家芯片参数不同，无现成技术可供参考，因此就需要厂商自行设计通信算法。而遥控器对实时性要求又非普通无线设备可比拟，一旦算法出现漏洞将会造成失步性假死机情况。目前看来，只有采用DSSS与FHSS配合使用的双扩频技术才能大大提升遥控器的抗干扰能力。如何将两者更好的配合使用，以提高通信稳定性，也是企业需要面对的一大挑战。
工业设计
在满足功能和通信稳定性的基础之上，遥控器工业设计的优劣也成为消费者购买时的重要参考。好的工业设计不仅要求外观精致，还要在人体工程学设计、UI（用户界面）风格等方面进行深入优化。由于缺乏综合性设计人才，因此国内厂商大多采用模仿大牌产品的保守设计，以降低风险。还有小部分厂商产品外观虽采用独立设计，但造型却很难被大众接受。如何设计出更加人性化，外形又美观的遥控器，是企业将要面对的第三种挑战。
经过十几年的积累发展，中国本土品牌的遥控器在功能上已能与外国品牌的高端产品相竞争。如今，中国产品在国际市场上份额在逐渐增加，但还需继续努力提升品牌底蕴。对于遥控器厂商来说，每次技术升级既是机遇也是危机，只有厚积薄发、积极创新，才能获得更好的发展。