無約束模型遙控和測試模塊及遙控和測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無約束模型遙控和測試模塊及遙控和測試方法，包括中央控制器、無線模塊、姿態(tài)傳感器、推扭力信號調(diào)理器、AD模塊、螺旋槳控制接口、舵機控制接口以及軌跡指示接口。中央控制器根據(jù)無線模塊接收到的遙測指令通過螺旋槳和舵機控制接口控制螺旋槳和舵機工作，通過姿態(tài)傳感器實時測量模型姿態(tài)、通過推扭力信號調(diào)理器和AD模塊實時測量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，將螺旋槳速度、舵機角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實時傳送到岸上，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號。本發(fā)明采用模塊化集成整合技術(shù)，將無約束模型的運動控制、姿態(tài)信息以及推扭力信息等控制和測試信息通過一套遙測模塊實現(xiàn)，實現(xiàn)了功能性集成和模塊化運作。
【專利說明】無約束模型遙控和測試模塊及遙控和測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無約束模型遙控和測試技術(shù)，適用于水面上無約束自由航行模型在可視范圍內(nèi)進行航行軌跡控制以及對模型姿態(tài)和推扭力等信息的高頻采集和實時圖形顯示。
【背景技術(shù)】
[0002]無約束模型遙控和測試技術(shù)包含模型航行軌跡控制、模型姿態(tài)信息測試以及模型推扭力測試等，傳統(tǒng)方法采用多系統(tǒng)聯(lián)合運作，即航行控制、模型姿態(tài)信息以及推扭力測試采用各自獨立的系統(tǒng)，其協(xié)調(diào)運作通過人工方式干預完成，導致器件分散，各部分功能單一，器件眾多，連接繁雜，操作人員眾多，工作量大且可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種可以將各種功能整合在一起，實現(xiàn)多系統(tǒng)單模塊的系統(tǒng)整合的無約束模型遙控和測試模塊及遙控和測試方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種無約束模型遙控和測試模塊，包括中央控制器、無線模塊、姿態(tài)傳感器、推扭力信號調(diào)理器、AD模塊、螺旋槳控制接口、舵機控制接口以及軌跡指示接口 ；
[0006]所述中央控制器為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運動算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能；
[0007]所述無線模塊與中央控制器連接，其接收岸上計算機發(fā)送的遙測指令，將遙測指令傳送至中央控制器，并將中央控制器采集到的無約束模型的螺旋槳速度、舵機角度、模型姿態(tài)、推力或扭力的反饋信息實時傳送至岸上計算機；
[0008]所述姿態(tài)傳感器與中央控制器連接，其實時測量無約束模型的姿態(tài)角和角加速度，并將上述模型姿態(tài)信息反饋至中央控制器；
[0009]所述推扭力信號調(diào)理器連接AD模塊后與中央控制器連接，推扭力信號調(diào)理器對無約束模型的螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進行調(diào)理后送入AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送至中央控制器；
[0010]所述螺旋槳控制接口和舵機控制接口與中央控制器連接，其接收中央控制器發(fā)來的控制指令，分別控制無約束模型的螺旋槳和舵機進行工作，并將螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機當前角度反饋至中央控制器；
[0011]所述軌跡指示接口與中央控制器連接，其根據(jù)中央控制器對無約束模型的運動軌跡的計算結(jié)果輸出軌跡指示信號。
[0012]本發(fā)明還提供一種無約束模型遙控和測試方法，無線模塊通過收發(fā)控制接收岸上計算機發(fā)送的遙測指令，將指令解析后傳送至中央控制器，中央控制器根據(jù)所述遙測指令換算得到螺旋槳和舵機各自所需的脈沖，控制兩個脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口和舵機控制接口輸出所述脈沖分別控制螺旋槳和舵機工作，使無約束模型按照遙測指令所要求的軌跡運動；同時螺旋槳控制接口、舵機控制接口分別將螺旋槳速度、舵機角度反饋至中央控制器；姿態(tài)傳感器3實時測量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器；推扭力信號調(diào)理器和AD模塊實時測量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器；中央控制器將所述螺旋槳速度、舵機角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實時傳送到岸上計算機上；中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運動算法對無約束模型的運動軌跡進行計算，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號。
[0013]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0014]本發(fā)明采用模塊化集成整合技術(shù)，將無約束模型的運動控制、姿態(tài)信息以及推扭力信息等控制和測試信息通過一套遙測模塊實現(xiàn)，實現(xiàn)了功能性集成和模塊化運作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明模塊由中央控制器1、無線模塊2、姿態(tài)傳感器3、推扭力信號調(diào)理器4、AD模塊5、螺旋槳控制接口 6、舵機控制接口 7以及軌跡指示接口 8組成。
[0019]中央控制器I為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運動算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能。無線模塊2與中央控制器I的局域網(wǎng)接口(LAN)連接，用于收發(fā)岸上計算機和中央控制器I之間的指令。姿態(tài)傳感器3與中央控制器I的串行通信接口(COM)連接，用于實時反饋無約束模型的姿態(tài)角和角加速度。推扭力信號調(diào)理器4對螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進行調(diào)理后送入AD模塊5轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行采集處理。螺旋槳控制接口 6和舵機控制接口 7分別控制螺旋槳和舵機進行工作，并反饋螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機當前角度。軌跡指示8輸出軌跡指示信號。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明的工作流程為:無線模塊2通過收發(fā)控制接收岸上計算機發(fā)送的遙測指令，將指令解析后傳送至中央控制器1，中央控制器I根據(jù)上述指令換算得到螺旋槳和舵機各自所需的脈沖，控制兩個脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口 6和舵機控制接口 7輸出所述脈沖來分別控制螺旋槳和舵機工作，從而使無約束模型按照發(fā)送指令所要求的軌跡運動。同時螺旋槳控制接口 6、舵機控制接口 7分別將螺旋槳速度、舵機角度反饋至中央控制器I。姿態(tài)傳感器3實時測量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器I ;推扭力信號調(diào)理器4和AD模塊5實時測量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器I。中央控制器I將螺旋槳速度、舵機角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊2實時傳送到岸上計算機上。中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運動算法對無約束模型的運動軌跡進行計算，通過軌跡指示接口 8輸出軌跡指示信號；軌跡指示在模型開始運動時有輸出，模型停止運動時無輸出，輸出信號為12V電平信號，本發(fā)明中采用的軌跡運動算法為現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無約束模型遙控和測試模塊，其特征在于:包括中央控制器(I)、無線模塊(2)、姿態(tài)傳感器(3 )、推扭力信號調(diào)理器(4)、AD模塊(5 )、螺旋槳控制接口( 6 )、舵機控制接口(7)以及軌跡指示接口(8)； 所述中央控制器(I)為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運動算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能； 所述無線模塊(2)與中央控制器(I)連接，其接收岸上計算機發(fā)送的遙測指令，將遙測指令傳送至中央控制器(1)，并將中央控制器(I)采集到的無約束模型的螺旋槳速度、舵機角度、模型姿態(tài)、推力或扭力的反饋信息實時傳送至岸上計算機； 所述姿態(tài)傳感器(3)與中央控制器(I)連接，其實時測量無約束模型的姿態(tài)角和角加速度，并將上述模型姿態(tài)信息反饋至中央控制器(I); 所述推扭力信號調(diào)理器(4)連接AD模塊(5)后與中央控制器(I)連接，推扭力信號調(diào)理器(4)對無約束模型的螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進行調(diào)理后送入AD模塊(5)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送至中央控制器(I); 所述螺旋槳控制接口( 6 )和舵機控制接口( 7 )與中央控制器(I)連接，其接收中央控制器(I)發(fā)來的控制指令，分別控制無約束模型的螺旋槳和舵機進行工作，并將螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機當前角度反饋至中央控制器(I)； 所述軌跡指示接口( 8 )與中央控制器(I)連接，其根據(jù)中央控制器(I)對無約束模型的運動軌跡的計算結(jié)果輸出軌跡指示信號。
2.一種無約束模型遙控和測試方法，其特征在于:無線模塊通過收發(fā)控制接收岸上計算機發(fā)送的遙測指令，將指令解析后傳送至中央控制器，中央控制器根據(jù)所述遙測指令換算得到螺旋槳和舵機各自所需的脈沖，控制兩個脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口和舵機控制接口輸出所述脈沖分別控制螺旋槳和舵機工作，使無約束模型按照遙測指令所要求的軌跡運動；同時螺旋槳控制接口、舵機控制接口分別將螺旋槳速度、舵機角度反饋至中央控制器；姿態(tài)傳感器3實時測量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器；推扭力信號調(diào)理器和AD模塊實時測量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器；中央控制器將所述螺旋槳速度、舵機角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實時傳送到岸上計算機上；中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運動算法對無約束模型的運動軌跡進行計算，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號。
【文檔編號】G05D1/08GK103941738SQ201410132321
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】宋長友, 姚木林, 李明政, 吳寶山, 韓陽 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所