CN102120088A - 一种飞行玩具状态检测与安全控制的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行玩具领域，旨在提供一种飞行玩具状态检测与安全控制的系统与方法，所述的系统包括遥控器模块M101与飞行器模块M102，并且遥控器模块M101与飞行器模块M102分别设置有状态自检模块与无线通信模块。飞行器模块M102获取自身的状态信息并获取遥控器模块M101的状态信息，根据综合的状态信息判断系统是否正常，如异常则执行相应的应急动作。本发明的有益效果是：通过综合遥控器与飞行器的状态的检测，确保飞行器能在正常的状态下飞行，并在系统工作异常时做出紧急迫降或者其他操作，提高了飞行器的安全性与使用寿命。

Description

一种飞行玩具状态检测与安全控制的系统与方法

技术领域

本发明涉及飞行玩具领域，尤其涉及一种应用于飞行玩具上的状态检测与安全控制的飞行系统、方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，个人的文化生活越来越丰富，遥控飞行器作为一种玩具，一直受到青少年的喜爱，一方面娱乐了身心，另一方面激发了青少年对科学技术的兴趣。

但飞行玩具在飞行的过程中，可能会遇到系统故障，如遥控器摔坏，电池电量用尽，信号受到干扰，飞行器飞出信号接收的范围，飞行器电源电量用尽，飞行器故障，程序或硬件错误等。这时，如果不能实现飞行器的紧急迫降或作出其他恰当的调整，飞行器将随意飞行或坠落，甚至撞上障碍物，不仅使飞行器损毁，而且还可能危及行人的安全。

发明内容

为了解决飞行玩具的现有技术中的系统工作状态不检测或者检测不完善的问题，本发明提供了一种状态检测与安全控制的飞行系统。

本发明提供了一种状态检测与安全控制的系统，所述的系统包括遥控器模块M101与飞行器模块M102，并且遥控器模块M101设置有状态自检模块M103与无线通信模块M104；飞行器模块M102设置有无线通信模块M105与状态自检模块M106，所述的遥控器模块M101通过状态自检模块M103获取自身的状态信息，通过无线通信模块M104与飞行器模块M102通信，飞行器模块M102一方面通过状态自检模块M106获取自身的状态信息，通过无线通信模块M105获取遥控器模块M101的状态信息，并根据综合的遥控器与自身的状态信息判断系统是否工作正常，如异常则执行相应的应急动作。

具体地，所述的飞行器模块M102包括电源模块M201，自检传感模块M202，射频通信模块M203，状态提示模块M205，驱动模块M206、与连接上述各个模块的微处理器模块M204。所述的自检传感模块M202设置有电量检测装置，用于获取电源模块M201存储的实时电量，设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常，设置有电压检测装置，用于检测硬件是否工作正常；设置有射频信号检测装置，用于检测是否接收到射频信号与信号的强弱。

所述的遥控器模块M101设置包括电源模块M301，射频通信模块M302，状态提示模块M304，自检传感模块M305，连接各个模块的微处理器模块M303。所述的自检传感模块M302设置有电量传感器，用于获取电源模块M301存储的实时电量，设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常，设置有电压检测装置，用于检测硬件的电源是否正常；设置有射频信号检测装置，用于检测是否接收到射频信号与信号的强弱

作为本发明的进一步改进，所述的遥控器模块M101与飞行器模块M102设置有提示模块，通过LED灯与蜂鸣器指示系统工作状态是否正常。

作为本发明的进一步改进，所述的驱动模块M206设置包括四个电机模块，每个电机模块设置包括电机与与电机连接的风叶，每个电机与模块分别设置在所述飞行器四角，调整四个电机的转速能调整飞行器的姿态，进而控制飞行器的飞行方向。

本发明还提供一种状态检测与安全控制的飞行方法，所述的方法包括如下步骤:

遥控器与飞行器进行系统状态自检；

系统状态提示；

进行包括遥控器与飞行器的实时系统状态自检；

判断系统工作状态是否正常，如正常则在下一时钟周期继续自检，否则继续下一步骤；

系统应急处理。

所述的系统状态自检包括检测设备的电量、系统通信状态、硬件的工作状态；所述的系统应急处理包括飞行器紧急降落与朝相反方向飞行，具体在于飞行器微处理器向驱动模块发出控制指令，调整相应电机的转速，使得飞行器能够平稳降落或者调整飞行器的飞行方向。

本发明的有益效果是：通过综合遥控器与飞行器的状态的检测，确保飞行器能在正常的状态下飞行，并在系统工作异常时候做出紧急迫降或者对飞行方向与姿态进行调整，提高了飞行器的安全性与使用寿命。

【附图说明】

图1是本发明提供的状态检测与安全控制的飞行系统结构模块图；

图2是本发明提供的状态检测与安全控制系统中飞行器内部结构模块图；

图3是本发明提供的状态检测与安全控制系统中遥控器结构模块图；

图4是本发明提供的状态检测与安全控制系统中飞行器的外部结构图；

图5是本发明提供的状态检测与安全控制方法流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示本发明提供的状态检测与安全控制的飞行系统结构模块图：

如图，本系统包括遥控器模块M101与飞行器模块M102，并且遥控器模块M101设置有状态自检模块M103与无线通信模块M104；飞行器模块M102设置有无线通信模块M105与状态自检模块M106，所述的遥控器模块M101通过状态自检模块M103获取自身的状态信息，通过无线通信模块M104与飞行器模块M102通信，飞行器模块M102一方面通过状态自检模块M106获取自身的状态信息，通过无线通信模块M105获取遥控器模块M101的状态信息，并根据综合的遥控器与自身的状态信息判断系统是否工作正常，如异常则执行相应的应急动作，如飞行器将进入紧急迫降程序，具体在于调整四个电机的转速缓缓下降直至每个电机的转速保持一致，并稳定到一个恒定的转速，使得飞行器能够缓缓降落。

在飞行中，遥控器模块M101的状态自检模块M103和飞行器模块M102的M106将分别进行状态自检，自检项目包括各自的电源电量、通讯状态、硬件运行状态、软件程序运行状态等。

如图2所示为本发明提供的状态检测与安全控制系统中飞行器内部结构模块图：

如图，所述的飞行器模块包括电源模块M201，自检传感模块M202，射频通信模块M203，状态提示模块M205，驱动模块M206、与连接上述各个模块的微处理器模块M204。电源模块M201为飞行器提供电源；射频通信模块M203采用2.4GHZ双向RF通讯芯片U1（NRF24L01+）实现遥控器与飞行其的双向通信。自检模块M202设置有电量传感器，用于获取电源模块M201存储的实时电量，设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常，设置有电压检测装置，用于检测硬件的电压是否正常；设置有射频信号检测装置，用于检测是否接收到射频信号与信号的强弱。

具体在于通过检测电池两端的开路电压来获得剩余容量，或者通过积分运算计算流入电池的电量与流出电池的电量的差；通信状态的检测主要是检测是否能接收到遥控器的数据信号或者握手信号，分析信号的强弱程度；硬件的运行状态的检测在于监测流入流出各个芯片的电压与电流状况；软件程序自检在于在监测程序是否抛出异常，在程序运行的关键点设置看门狗信号输出，当系统没有检测到该信号时则视为异常。

提示模块M205采用不同颜色的LED灯与发出不同频率的蜂鸣器提示系统的工作状态。在驱动模块M206中，在飞行器的四个方向分别设置有电机模块，每个电机模块由一个电机与风叶连接组成，控制调整四个电机的不同转速，能平衡飞行器的飞行姿态，达到调整飞行器飞行的方向的目的；微处理器模块控制飞行器的通信与飞行，控制各个功能模块的正常运作。

图3为本发明提供的状态检测与安全控制系统中遥控器结构模块图：

所述的遥控器模块包括电源模块M301，自检传感模块M302，射频通信模块M303，状态提示模块M305，与连接上述各个模块的微处理器模块M303。电源模块M301为所述的遥控器提供电源；射频通信模块M302采用2.4GHZ双向RF通讯芯片U1（NRF24L01+）实现遥控器与飞行器的双向通信。自检模块M305设置有电量传感器，用于获取电源模块M201存储的实时电量；设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常；还设置有电压检测装置，用于检测硬件的电压是否正常；设置有射频信号检测装置，用于检测是否接收到射频信号与信号的强弱。自检模块M305的检测原理在飞行器自检模块M202中已描述，在此不再赘述。

提示模块M205采用不同颜色的LED灯与发出不同频率的蜂鸣器提示系统的工作状态。微处理器模块控制遥控器与飞行器的通信，控制飞行器的起飞，降落，飞行等。

图4为本发明提供的飞行器的外部结构图：

如图，模块M401，M402、M405、M406为所述飞行器的驱动模块，并且每个驱动模块由驱动电机与风叶组成，图中M403为风叶，M404为驱动电机。控制调整四个电机的不同转速，能平衡飞行器的飞行姿态，达到调整飞行器飞行方向的目的。

图5本发明提供的状态检测与安全控制方法流程图：

S101，系统在起飞前进行状态自检，检测的项目包括：各自的电源电量、通讯状态、硬件运行状态、软件程序运行状态等。具体在于通过检测电池两端的开路电压来获得剩余容量，或者通过积分运算流入电池的电量与流出电池的电量，当电量下降到总电量的10%至20%中的一个值时候，视为电池电量异常；通信状态的检测主要是检测是否能接收到遥控器的数据信号或者握手信号，分析信号的强弱程度；硬件的运行状态的检测在于监控流入流出各个芯片的电压与电流状况；软件程序自检在于在监测程序是否抛出异常，并且在程序运行的关键点设置看门狗信号输出，当系统没有检测到该信号时则视为异常。

步骤S102为系统状态提示步骤，若系统工作正常的话，遥控器的声音提醒装置与飞行器的声音提醒装置将会发出两次2Hz频率的提醒声，表示可以操作和飞行；若发现遥控主机或飞行器哪一部分故障时，遥控器上的声音提醒装置和飞行器的声音提醒装置将会发出两次4Hz或更快频率的报警声，表示不能操作飞行。此外，遥控器与飞行器还通过点亮不同颜色的LED灯指示系统是正常工作。

步骤S103为系统在飞行器飞行的过程中进行自检，并且遥控器与飞行器通过射频进行通信，传输各自的工作状态。自检项目包括各自的电源电量、通讯状态、硬件运行状态、软件程序运行状态等，具体检测实现方法在步骤S101已作描述，在此不再赘述。

步骤S104结合遥控器与飞行器的状态信息判断系统的工作状态是否正常，如果正常，则在下一个时钟周期重新检测，如果系统处于异常状态，则执行下一步骤。

作为本发明的改进实施方式，还包括在系统检测到异常状态时候，不立即处理，而是等待一定时间，如一分钟后，重新检测，如果系统还是处于异常状态，再进行应急处理步骤。

步骤S105为应急处理步骤，具体在于：飞行器控制微处理器会及时发出一个控制指令给动力电机速度控制系统，分别控制动力电机转速匀速下降，并缓慢的向地上降落，降落过程中飞行器声音提醒装置将会连续发出4Hz或更快频率的报警声。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种飞行玩具状态检测与安全控制的系统，包括遥控器模块（M101）与飞行器模块（M102），其特征在于：所述的系统遥控器模块（M101）设置有状态自检模块（M103）与无线通信模块（M104）；飞行器模块（M102）设置有无线通信模块（M105）与状态自检模块（M106）；所述的遥控器模块（M101）通过状态自检模块（M103）获取自身的状态信息，通过无线通信模块（M104）与飞行器模块（M102）通信；所述的飞行器模块（M102）通过状态自检模块（M106）获取自身的状态信息，通过无线通信模块（M105）接收遥控器模块（M101）的状态信息，并根据综合遥控器模块（M101）与飞行器模块（M102）的状态信息判断系统是否工作正常，如异常则执行相应的应急操作。

2.根据权利要求1所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的飞行器模块（M102）包括电源模块（M201），自检传感模块（M202），射频通信模块（M203），状态提示模块（M205），驱动模块（M206）、微处理器模块（M204），并且微处理器模块（M204）分别与电源模块（M201），自检传感模块（M202），射频通信模块（M203），状态提示模块（M205），驱动模块（M206）连接。

3.根据权利要求1所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的遥控器模块（M101）设置包括电源模块（M301），射频通信模块（M302），状态提示模块（M304），自检传感模块（M305），微处理器模块（M303），并且微处理器模块（M303）分别与电源模块（M301）、射频通信模块（M302）、状态提示模块（M304），自检传感模块（M305）连接。

4.根据权利要求2所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的自检传感模块（M202）设置有电量检测装置，用于获取电源模块（M201）存储的实时电量；设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常；设置有电压检测装置，用于检测硬件是否工作正常；设置有射频信号检测装置，用于检测是否接收到射频信号与信号的强弱。

5.根据权利要求3所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的自检传感模块（M302）设置有电量检测装置，用于获取电源模块（M301）存储的实时电量；设置有软件程序异常检测装置，用于检测软件程序是否运行正常；设置有电压检测装置，用于检测硬件是否工作正常。

6.根据权利要求2所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的驱动模块（M206）包括四个分别设置在所述飞行器四角的电机模块，每个电机模块由一个电机驱动一个风叶组成。

7.根据权利要求2或3所述的飞行玩具状态检测与安全控制的系统，其特征在于：所述的状态提示模块设置有提示工作状态的LED灯与蜂鸣器。

8.一种飞行玩具状态检测与安全控制的方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤:

801、遥控器与飞行器分别进行系统状态自检；

802、提示系统状态，指示系统是否工作正常；

803、遥控器与飞行器进行实时系统状态自检；

804、判断系统工作状态是否正常，如正常则在下一时钟周期继续自检，否则继续下一步骤；

805、飞行器进行应急处理。

9.根据权利要求8所述的飞行玩具状态检测与安全控制的方法，其特征在于：所述的系统状态自检包括检测设备的电量、系统通信状态、硬件的工作状态、软件是否正常运行的自检。

10.根据权利要求8所述的飞行玩具状态检测与安全控制的方法，其特征在于：所述的系统应急处理包括飞行器紧急降落或朝相反方向飞行，具体在于飞行器微处理器向驱动模块（M206）发出控制指令，调整相应电机的转速，进而调整飞行装置的飞行。

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