一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統(tǒng)，屬于無線電遙控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上的航模飛行器都是需要遙控器來控制。在航模遙控器中包括有飛行姿態(tài)控制操作桿和油門信號(hào)控制操作桿，飛行姿態(tài)控制操作桿是一個(gè)可在X方向和Y方向上動(dòng)作的搖桿，搖桿連接一個(gè)Y方向上的搖架和一個(gè)X方向上的搖架，Y方向上的搖架通過電信號(hào)器件輸出升降舵控制信號(hào)，X方向上的搖架通過電信號(hào)器件輸出副翼控制信號(hào)，油門信號(hào)控制操作桿是另一個(gè)可在Y方向上動(dòng)作的搖桿，其連接的電信號(hào)器件輸出油門信號(hào)。實(shí)際操作控制時(shí)，操作人員在遙控器面板上對(duì)飛行姿態(tài)的控制是基于飛行器實(shí)際所處位置而言的。由于航模飛行器操控人員與飛行器處于不同坐標(biāo)系中，操控人員需要通過觀察飛行器姿態(tài)判斷操作方式，即要正確判斷飛行器的機(jī)頭方向，遙控控制的姿態(tài)向前、向后、向左、向右都是根據(jù)這個(gè)機(jī)頭方向來確定的。當(dāng)航模飛行器朝向與操控人員朝向不同時(shí)，操控人員需要將預(yù)定飛行路線轉(zhuǎn)換到航模飛行器所在坐標(biāo)系中?，F(xiàn)在的控制方式并不符合人們實(shí)際使用的需求，通常情況下我們希望的是，飛行器的左右前后運(yùn)動(dòng)都是基于操作人員的位置而言的。另外，若航模飛行器距離操控人員較遠(yuǎn)，操控人員可能無法判斷航模飛行器姿態(tài)，從而無法進(jìn)行正確操作；同時(shí)，在緊急情況下，操控人員來不及進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，容易觸發(fā)誤操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統(tǒng)，所述的基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控系統(tǒng)通過在遙控發(fā)射裝置中引入姿態(tài)檢測實(shí)現(xiàn)遙控器姿態(tài)的主動(dòng)檢測，并將姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給航模飛行器，讓航模飛行器自動(dòng)完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)飛行器相對(duì)于操作人員的前后左右方向控制，使得操控人員僅憑直覺就能完成操作，更加簡單、直觀，提高了安全性。
[0004]本發(fā)明的主要技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控系統(tǒng)，包括遙控發(fā)射裝置和航模飛行器，所述的航模飛行器上設(shè)有姿態(tài)傳感器、遙控器接收器及航模飛行器主控，所述的航模飛行器主控設(shè)有姿態(tài)轉(zhuǎn)換芯片，所述的遙控發(fā)射裝置設(shè)有姿態(tài)檢測電路，姿態(tài)檢測電路與遙控發(fā)射裝置保持相對(duì)固定，遙控發(fā)射裝置的面板上設(shè)有方向操作桿及天線，遙控發(fā)射裝置通過天線發(fā)送控制信號(hào)與航模飛行器無線連接。
[0006]所述的姿態(tài)檢測電路設(shè)有姿態(tài)芯片，姿態(tài)芯片用于測量收集遙控發(fā)射裝置朝向信息，所述的遙控發(fā)射裝置用于將方向操作桿的操控指令和姿態(tài)芯片測量收集的遙控發(fā)射裝置朝向信息通過天線發(fā)送至航模飛行器上的遙控器接收器，繼而發(fā)送給航模飛行器主控，所述的姿態(tài)傳感器用于測量收集航模飛行器朝向信息，所述的姿態(tài)轉(zhuǎn)換芯片用于利用接收到的遙控發(fā)射裝置朝向信息和航模飛行器朝向信息建立遙控發(fā)射裝置坐標(biāo)和航模飛行器坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)將方向操作桿的操控指令進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到航模飛行器坐標(biāo)空間中正確動(dòng)作的實(shí)際偏航角，據(jù)此控制航模飛行器電機(jī)的轉(zhuǎn)速，做出正確動(dòng)作。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述的姿態(tài)芯片測量收集的遙控發(fā)射裝置朝向信息具體為遙控發(fā)射裝置當(dāng)前朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角α，所述的姿態(tài)傳感器所測量收集的航模飛行器朝向信息具體為航模飛行器當(dāng)前朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角β，所述的姿態(tài)轉(zhuǎn)換芯片用于將方向操作桿的操控指令轉(zhuǎn)換為當(dāng)前操控指令的朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角γ，通過公式γ’ = γ + α-β得到航模飛行器坐標(biāo)空間中正確動(dòng)作的實(shí)際偏航角γ’。
[0008]所述的大地坐標(biāo)系中一固定方向A可設(shè)定為為地磁北極或地磁南極等。
[0009]本發(fā)明還涉及一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控方法，包括如下步驟:
[0010]步驟I):遙控發(fā)射裝置將方向操作桿的操控指令和遙控發(fā)射裝置朝向信息通過天線發(fā)送至航模飛行器；
[0011]步驟2):航模飛行器正確接收數(shù)據(jù)和指令；
[0012]步驟3):航模飛行器利用自帶的姿態(tài)傳感器測量出航模飛行器朝向信息；
[0013]步驟4):航模飛行器利用接收到的遙控發(fā)射裝置朝向信息和航模飛行器朝向信息建立遙控發(fā)射裝置坐標(biāo)和航模飛行器坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)將方向操作桿的操控指令進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到航模飛行器坐標(biāo)空間中正確動(dòng)作的實(shí)際偏航角；
[0014]步驟5):根據(jù)步驟4)得到的實(shí)際偏航角控制航模飛行器電機(jī)的轉(zhuǎn)速，做出正確動(dòng)作。
[0015]作為優(yōu)選方案所述的步驟I)中遙控發(fā)射裝置朝向信息具體為遙控發(fā)射裝置當(dāng)前朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角α，所述的步驟3)中航模飛行器朝向信息具體為航模飛行器當(dāng)前朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角β，所述的步驟4)具體為將方向操作桿的操控指令轉(zhuǎn)換為當(dāng)前操控指令的朝向與預(yù)先設(shè)置的大地坐標(biāo)系中一固定方向A之間的夾角γ，通過公式γ’ = γ + α-β得到航模飛行器坐標(biāo)空間中正確動(dòng)作的實(shí)際偏航角γ’。
[0016]所述的大地坐標(biāo)系中一固定方向A可設(shè)定為為地磁北極或地磁南極等。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，通過主動(dòng)式姿態(tài)檢測的遙控器，讓航模飛行器自動(dòng)完成姿態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)飛行器相對(duì)于遙控發(fā)射裝置，即操作人員的坐標(biāo)系的前后左右的方向控制，使得操作更加簡單，讓航模愛好者更加容易上手進(jìn)行飛行控制，與此同時(shí)，對(duì)于專業(yè)的飛行器調(diào)試人員來說，也變得更加容易，縮短研發(fā)周期。最重要的是提高了航模飛行器遙控的安全性。
【附圖說明】
[0018]圖1表示大地坐標(biāo)方向，朝上為北；
[0019]圖2是航模飛行器，箭頭方向?yàn)轱w行器朝向(此圖中朝東)，其中:3_姿態(tài)傳感器；
[0020]圖3是遙控發(fā)射裝置，箭頭方向?yàn)檫b控發(fā)射裝置朝向(此圖中朝北)，其中:5_方向操作桿，6-姿態(tài)檢測電路，7-天線；
[0021]圖4是本發(fā)明一種基于主動(dòng)式姿態(tài)檢測的航模飛行器安全遙控方法的邏輯流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明在現(xiàn)有遙控發(fā)射裝置中引入姿態(tài)檢測電路，并與遙控發(fā)射裝置保持相對(duì)固定。在操作人員使用遙控發(fā)射裝置時(shí)，遙控發(fā)射裝置的位置必定不能固定，這時(shí)遙控器中姿態(tài)檢測電路能通過姿態(tài)芯片的數(shù)據(jù)測量出遙控發(fā)射裝置當(dāng)前朝向與大地坐標(biāo)系中某一固定角度A(可設(shè)置為地磁北極)之間的夾角α，然后遙控發(fā)射裝置通過數(shù)據(jù)通道無線發(fā)送到安裝于航模飛行器上的遙控器接收器，繼而發(fā)送給航模飛行器主控。在航模飛行器自身也有姿態(tài)檢測模塊，通過其航模飛行器可以測量出航模飛行器當(dāng)前朝向與大地坐標(biāo)系中同一固定角度A(可設(shè)置為地磁北極)之間的夾角β。航模飛行器主控同時(shí)接收來自遙控發(fā)射裝置的控制信號(hào)和姿態(tài)檢測模塊的數(shù)據(jù)夾角α和夾角β，在控制信號(hào)即相對(duì)于遙控發(fā)射裝置坐標(biāo)系的偏航角γ的基礎(chǔ)上加上夾角α和夾角β的偏差影響，得到對(duì)于飛行器坐標(biāo)系的實(shí)際偏航角γ’ = γ + α-β，完成操控人員發(fā)出的動(dòng)作信號(hào)到飛行器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，做出正確動(dòng)作。
[0023]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明: