一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，包括集成定位通訊t吳塊、中央控制器、飛行控制模塊、螺旋槳驅(qū)動電機、三軸陀螺儀、電源節(jié)能模塊、充電管理模塊、電池、充電口和地磁方位傳感器；所述集成定位通訊模塊、三軸陀螺儀、電源節(jié)能模塊、地磁方位傳感器的數(shù)據(jù)輸出端均與中央控制器的輸入端連接，所述中央控制器的輸出端經(jīng)飛行控制模塊與螺旋槳驅(qū)動電機的輸入端連接。本實用新型同時采取GSM/GPS雙重定位的方式，可以廣泛利用互聯(lián)網(wǎng)或其他移動網(wǎng)絡(luò)等進行信息、信號的傳送，為定位和飛行控制帶來了方便；其有效分配能源，符合現(xiàn)代低碳環(huán)保的理念，成本低、高效又節(jié)能。
【專利說明】—種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]早在上世紀(jì)中期，微小型多旋翼飛行器已經(jīng)受到海外一些研究機構(gòu)的親睞，但多旋翼飛行器一般尺寸較小，負(fù)載能力較差，無法搭載傳統(tǒng)的高精度傳感器。直到本世紀(jì)初，MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展使微小型多旋翼飛行器的研究得到突破。
[0003]四旋翼飛行器四個螺旋槳分為兩組，且旋轉(zhuǎn)方向相反，必須通過改變各個螺旋槳的速度完成各種飛行動作。傳統(tǒng)的四旋翼飛行器安裝各種科學(xué)儀器后，可應(yīng)用于科研和其它領(lǐng)域，比如農(nóng)田信息的采集、林業(yè)資源勘探、災(zāi)害救助等，此種環(huán)境下四旋翼飛行器的距離將遠遠超出有限的遙控距離，無法完成有效控制。且對于飛行器的平衡問題，如專利號為ZL201220557994.3采用的三個陀螺儀，同時對于速度控制增加了三軸加速度，這樣無疑增加了飛行器本身的重量，不利于遠距離飛行；專利號ZL201320303844.4采用的藍牙模塊控制四旋翼飛行器的飛行，此種方式需要藍牙對接，且通信距離有限；專利號ZL201320029529.7采用的GSM通信方式連接到手機，通過手機實現(xiàn)四旋翼飛行器的遠程控制，但此種方式實時效果差，且均未考慮到節(jié)能的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，該微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)通過集成定位通訊模塊、中央控制器、飛行控制模塊、螺旋槳驅(qū)動電機、三軸陀螺儀、電源節(jié)能模塊等解決了飛行器本身的重量大、通信距離有限和實時效果差的問題。
[0005]本實用新型通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)。
[0006]本實用新型提供的一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，包括集成定位通訊模塊、中央控制器、飛行控制模塊、螺旋槳驅(qū)動電機、三軸陀螺儀、電源節(jié)能模塊、充電管理模塊、電池、充電口和地磁方位傳感器；所述集成定位通訊模塊、三軸陀螺儀、電源節(jié)能模塊、地磁方位傳感器的數(shù)據(jù)輸出端均與中央控制器的輸入端連接，所述中央控制器的輸出端經(jīng)飛行控制模塊與螺旋槳驅(qū)動電機的輸入端連接；所述集成定位通訊模塊和電源節(jié)能模塊的輸入端均與充電管理模塊的輸出端連接，所述充電管理模塊、電池、充電口依次順序連接。
[0007]所述集成定位通訊模塊為GSM/GPRS/GPS模塊，所述GSM/GPRS/GPS模塊采用GPS/GSM相結(jié)合的雙定位方式、GPRS/GSM相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)通信方式。
[0008]所述中央控制器的主控芯片為RL78系列的R5F100LE。
[0009]所述三軸陀螺儀的主芯片是MPU-6050。
[0010]本實用新型的有益效果在于:同時采取GSM/GPS雙重定位的方式，有效做到室內(nèi)和室外以及高大建筑物旁定位信息的接收，且只需通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)通信的功能與手機建立無線網(wǎng)絡(luò)連接，就能實現(xiàn)遠程實時通過手機對四旋翼飛行器的多功能控制，也可以廣泛利用互聯(lián)網(wǎng)或其他移動網(wǎng)絡(luò)等進行信息、信號的傳送，為定位和飛行控制帶來了更多方便；通過設(shè)置的電源節(jié)能裝置和充電管理裝置，可以有效分配能源，并保證所有裝置運作的節(jié)能，符合現(xiàn)代低碳環(huán)保的理念，成本低，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的實時效果、降低能耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的控制框圖；
[0012]圖中:1-集成定位通訊模塊，2-中央控制器，3-飛行控制模塊，4-螺旋槳驅(qū)動電機，5-三軸陀螺儀，6-電源節(jié)能模塊，7-充電管理模塊，8-電池，9-充電口，10-地磁方位傳感器。

【具體實施方式】
[0013]下面進一步描述本實用新型的技術(shù)方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0014]如圖1所示的一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，包括集成定位通訊模塊1、中央控制器2、飛行控制模塊3、螺旋槳驅(qū)動電機4、三軸陀螺儀5、電源節(jié)能模塊6、充電管理模塊
7、電池8、充電口 9和地磁方位傳感器10 ;所述集成定位通訊模塊1、三軸陀螺儀5、電源節(jié)能模塊6、地磁方位傳感器10的數(shù)據(jù)輸出端均與中央控制器2的輸入端連接，所述中央控制器2的輸出端經(jīng)飛行控制模塊3與螺旋槳驅(qū)動電機4的輸入端連接；所述集成定位通訊模塊I和電源節(jié)能模塊6的輸入端均與充電管理模塊7的輸出端連接，所述充電管理模塊7、電池8、充電口 9依次順序連接。
[0015]通過GPS/GSM相結(jié)合的雙定位方式，有效做到室內(nèi)和室外以及高大建筑物旁定位信息的接收，同時采用GPRS/GSM的通信方式，相比于傳統(tǒng)的四旋翼器控制系統(tǒng)，能夠更好的實現(xiàn)對四旋翼飛行器的實時控制；通過設(shè)置的電源節(jié)能裝置和充電管理裝置，可以有效分配能源，并保證所有裝置運作的節(jié)能，符合現(xiàn)代低碳環(huán)保的理念。
[0016]所述集成定位通訊模塊I為GSM/GPRS/GPS模塊，所述GSM/GPRS/GPS模塊采用GPS/GSM相結(jié)合的雙定位方式、GPRS/GSM相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)通信方式。相比于傳統(tǒng)的定位方式，避免了單一主機接受定位信息的局限性，可以廣泛利用互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)等進行信息、信號的傳送，為定位和飛行控制帶來了更多方便。
[0017]所述中央控制器2的主控芯片為RL78系列的R5F100LE。
[0018]所述三軸陀螺儀5的主芯片是MPU-6050?？梢杂脕硗瓿山嵌葴y量和角加速度檢測，創(chuàng)造性的實現(xiàn)將三個正交軸的陀螺儀傳感器與三正交軸加速度傳感器六自由度集成一起，保證了飛行器的平衡飛行。
[0019]所述微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0020]a、系統(tǒng)初始化操作；
[0021]b、通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連通手機與飛行器之間的通信，并將AT指令與相應(yīng)的命令指令對應(yīng)存儲到四旋翼飛行器的中央控制器2的軟件代碼中；
[0022]C、集成定位通訊模塊I定位功能的實現(xiàn):
[0023]在室內(nèi)或大型障礙物下，系統(tǒng)會啟動集成定位通訊模塊I的GSM/GPRS部分進行定位數(shù)據(jù)接收和傳送；
[0024]在室外空曠地，GPS定位效果較好時，則系統(tǒng)通過啟用集成定位通訊模塊I的GPS部分進行定位數(shù)據(jù)接收和傳送；
[0025]d、定位數(shù)據(jù)經(jīng)中央控制器2進行分析處理，將采集的當(dāng)前定位信息利用集成定位通訊模塊I的GSM/GPRS發(fā)送到預(yù)設(shè)定的告警號碼、互聯(lián)網(wǎng)，告知用戶飛行器的當(dāng)前位置信息；
[0026]e、遠程控制者使用手機經(jīng)由GPSR通信窗口，發(fā)送相應(yīng)AT指令到四旋翼飛行器的集成定位通訊模塊1，GPRS收到相應(yīng)指令后，將命令指令送到中央控制器2中；
[0027]f、中央控制器2分析處理后得到控制者的控制命令，并根據(jù)步驟c中集成定位通訊模塊I所得到的定位數(shù)據(jù)和地磁方位傳感器10的數(shù)據(jù)，生成出對四旋翼飛行器的飛行控制模塊3的控制命令，近而控制四旋翼飛行器的飛行動作。
[0028]本實用新型有益效果是體積小、高效節(jié)能、構(gòu)思巧妙，同時采取GSM/GPS雙重定位的方式，有效做到室內(nèi)和室外以及高大建筑物旁定位信息的接收，且只需通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)通信的功能與手機建立無線網(wǎng)絡(luò)連接，就能實現(xiàn)遠程實時通過手機對四旋翼飛行器的多功能控制，通過設(shè)置的電源節(jié)能裝置和充電管理裝置，可以有效分配能源，并保證所有裝置運作的節(jié)能，符合現(xiàn)代低碳環(huán)保的理念，成本低，從而拓展了四旋翼飛行器的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，包括集成定位通訊模塊(I)、中央控制器(2)、飛行控制模塊(3)、螺旋槳驅(qū)動電機(4)、三軸陀螺儀(5)、電源節(jié)能模塊￠)、充電管理模塊(7)、電池(8)、充電口(9)和地磁方位傳感器(10)，其特征在于:所述集成定位通訊模塊(I)、三軸陀螺儀(5)、電源節(jié)能模塊￠)、地磁方位傳感器(10)的數(shù)據(jù)輸出端均與中央控制器(2)的輸入端連接，所述中央控制器(2)的輸出端經(jīng)飛行控制模塊(3)與螺旋槳驅(qū)動電機(4)的輸入端連接；所述集成定位通訊模塊(I)和電源節(jié)能模塊￠)的輸入端均與充電管理模塊(7)的輸出端連接，所述充電管理模塊(7)、電池(8)、充電口(9)依次順序連接。
2.如權(quán)利要求1所述的微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述集成定位通訊模塊(I)為GSM/GPRS/GPS模塊，所述GSM/GPRS/GPS模塊采用GPS/GSM相結(jié)合的雙定位方式、GPRS/GSM相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)通信方式。
3.如權(quán)利要求1所述的微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述中央控制器(2)的主控芯片為RL78系列的R5F100LE。
4.如權(quán)利要求1所述的微型四旋翼飛行器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三軸陀螺儀(5)的主芯片是MPU-6050。
【文檔編號】G05D1/10GK204028701SQ201420375545
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】熊中剛, 賀娟, 陳連貴, 葉振環(huán), 令狐金卿, 敖邦乾, 羅素蓮, 曲祥君, 劉健, 包勇, 李偉, 歐光照, 劉建, 吳廷強, 安玉, 熊飛嶠 申請人:遵義師范學(xué)院