CN102981508A - 一种无人飞艇的无线飞行遥控器及其无线飞行遥控方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，包括遥控器外壳、旋钮电位器、摇杆机构、模拟信号采集模块、无线RS485传输模块和天线、电池和电源处理模块，无线飞行遥控器将采集的控制信号，通过无线RS485的方式传送给地面站，再由地面站通过统一的链路传给无人飞艇。本发明能使无人飞艇在飞行的各个阶段保持一条通讯链路，不需要进行切换，使舱外操控手使用灵活，活动范围不受约束。

Description

一种无人飞艇的无线飞行遥控器及其无线飞行遥控方法

技术领域

本发明涉及一种无人飞艇遥控工程技术领域，特别涉及一种无人飞艇的无线飞行遥控器及其实现方法。

背景技术

无人飞艇是依靠空气浮力升空、可操控的一种飞行器，可携带不同类型的监视设备进行低成本、长航时飞行，从而具有广泛的军事和商业用途。飞艇的飞行过程分为起飞、巡航、降落等三个部分。巡航阶段飞艇周边环境相对稳定，无需对飞艇的飞行速度和姿态做出大范围的调整，所以通常依靠地面站舱内飞行控制系统就能满足要求。但是在飞艇的起飞和降落阶段无人飞艇的速度变化大、姿态调整频繁、降落场地也比较复杂，所以对无人飞艇的飞行控制操作要求很高。现阶段无人飞艇普遍采用地面站舱外遥控器的方式，让有经验的操控手通过观察来控制飞艇，以满足起飞、降落阶段对控制系统实时性、机动性、高度复杂性的要求

最初时期，无人飞艇遥控器没有经过单独的设计，基本上是使用航模遥控器。航模遥控器包括开关和摇杆电路、控制芯片、无线电发射模块、LCD显示模块等等，控制芯片采集开关和摇杆电路的控制信号，并将其按照航模的通信协议经过无线发射模块发送给飞行器上的接收器，从而直接对舵机进行控制。

然而使用航模遥控器有一些的缺点：航模遥控器与地面站使用的两条不同模式的无线通讯链路，一般飞艇巡航时，使用的是地面站上无线通讯链路，而起飞、降落等关键阶段需要切换到航模遥控器的通讯链路，链路的频繁切换会给飞艇的飞行安全带来一定的隐患。

随后的无人飞艇遥控器在航模遥控器设计的基础上增加了串行通讯接口，通过电缆线连接到地面站，与地面站舱内的飞行控制系统使用同一条通讯链路，通过舱内外控制权的切换，完成对飞艇不同阶段的飞行控制。

有线串行通讯的方式虽然解决了使用两条不同模式链路带来的安全性问题，却也出现了新的问题，遥控器与地面站之间的有线电缆连接，大大制约了操控手的活动空间，特别是一些大型无人飞艇起飞降落为了安全起见，往往需要与地面站拉开一些距离，此时操控手需要相对近距离观察飞艇时，长长的遥控器电缆线就会造成极大地不便。

发明内容

本发明是为了解决现有飞艇遥控器存在的问题，提供一种适用于无人飞艇的无线飞行遥控器及其无线飞行遥控的方法。无线飞行遥控器将采集的控制信号，通过无线RS485的方式传送给地面站，再由地面站通过统一的链路传给无人飞艇，既解决了使用普通航模遥控器需要切换无线通讯链路的问题，也使舱外飞行操控手摆脱了有线遥控器的束缚，保证了飞艇的飞行安全。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器包括遥控器外壳、旋钮电位器、摇杆机构、模拟信号采集模块、无线RS485传输模块和天线、电池和电源处理模块；

所述旋钮电位器产生飞艇的涵道转向、以及发动机混合比控制信号；

所述摇杆机构包含一个产生飞艇升降及横滚控制信号双自由度摇杆以及一个产生油门控制信号的单自由度摇杆；

所述模拟信号采集模块采集电位器旋钮及摇杆所产生的控制信号，通过内部电路转换成RS485串行总线信号，并将其传送给无线RS485通讯模块；

所述无线RS485通讯模块包括RS485接口芯片，主控制芯片，射频输入匹配电路，射频芯片，射频输出匹配电路以及电源调整器，无线RS485通讯模块接收到模拟信号采集模块传输来的RS485串行总线信号，通过天线传输给地面站内的无线RS485通讯模块；

所述电源处理模块将电池的电压调整为其他模块所需要的工作电源。

遥控器外壳采用人体工学设计，材质选用了ABS塑料以及铝合金。

模拟信号采集模块包括模拟量采集芯片，ADC转换芯片，程序存储芯片，嵌入式控制器，RS485接口芯片，电源调整芯片。

无线RS485通讯模块包括主控制芯片，射频输入匹配电路，射频芯片，射频输出匹配电路以及电源调整器。

电池采用大容量可充电锂电池，经过电源处理模块后，提供模拟信号采集模块、无线RS485通讯模块、旋钮电位器和摇杆机构的工作电源，遥控器安装电源电压表，以便提示电压过低时及时充电。

无线飞行遥控器的无线飞行遥控方法，包含如下步聚：

步聚一：使用旋钮电位器产生飞艇的涵道转向以及发动机混合比控制信号，使用双自由度摇杆产生飞艇升降及横滚控制信号，使用单自由度摇杆产生油门控制信号；

步聚二：模拟信号采集模块采集电位器旋钮及摇杆所产生的控制信号，通过内部电路转换成RS485串行总线信号，并将其传送给无线RS485通讯模块；

步聚三：无线RS485通讯模块接收到模拟信号采集模块传输来的RS485串行总线信号，通过天线传输给地面站内的无线RS485通讯模块。

相对于现有技术，本发明具备以下有益效果：将地面站使用的通讯链路和普通航模使用的通讯链路合二为一，使无人飞艇在飞行的各个阶段保持一条通讯链路，不需要进行切换；在之前有线遥控器的基础上改进了传输方式，使用无线传输方式，使舱外操控手使用灵活，活动范围不再受电缆线约束，同时也避免了传统电缆所带来的的磨损、拖拽等麻烦。

附图说明

图1为本发明组成结构示意图。

图2为电位器旋钮和摇杆机构示意图。

图3为模拟量采集模块工作原理示意图。

图4为无线RS485通讯模块工作原理示意图。

图5为遥控器电源部分连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明作进一步的说明。

一种适用于无人机的无线飞行遥控器，如图1所示，电位器旋钮和摇杆机构1、模拟信号采集模块2、无线RS485通讯模块3和天线4、电池5和电源处理模块6以及电池电压表7。

如图2所示，电位器旋钮和摇杆机构1，包括一个涵道转向旋钮8，一个发动机混合比旋钮9，一个双自由度摇杆10以及一个单自由度摇杆11。涵道转向旋钮8控制无人飞艇的涵道方向，起始位置为中间0度，可以顺时针或者逆时针转动；发动机混合比旋钮9控制发动机的混合比控制量，起始位置为左侧0度，顺时针旋转时混合比控制量逐渐加大；双自由度摇杆10左右运动可调节航向控制量，向左增大左航向控制量，向右增大右航向控制量，上下运动可调节飞艇的高度控制量，向上增大高度控制量，向下减小高度控制量；单自由度摇杆11可调节油门控制量，向上增大油门控制量，向下减小油门控制量。

如图3所示，模拟信号采集模块2，包括模拟量采集芯片13，ADC转换芯片14，程序存储芯片15，嵌入式控制器16，RS485接口芯片17，电源调整芯片18。电位器旋钮和摇杆机构1所产生的模拟量，通过模拟量采集芯片13采集到ADC转换芯片14中，在嵌入式控制器16的控制下，将其转换为符合通信规约的RS485数据，通过RS485接口芯片17发送给无线RS485通讯模块3。嵌入式控制器16的程序存储于程序存储芯片15中，整个模块内部的工作电源，是由电池5的电源通过电源调整芯片18调整后提供的。

如图4所示，无线RS485通讯模块3，包括RS485接口芯片19，主控制芯片20，射频输入匹配电路21，射频芯片22，射频输出匹配电路23以及电源调整器24。无线RS485通讯模块3从RS485接口芯片19中接收到来自模拟信号采集模块2的RS485数据，在主控制芯片20的控制下，传送给射频芯片22，再由其通过射频天线4，发送给地面站的无线通讯模块。整个模块内部的工作电源，也是由电池5的电源通过电源调整器24调整后提供的,射频芯片前部配有输入匹配电路21，后部配有输出匹配电路23，以匹配相应的射频输入输出阻抗。

如图5所示，包括电池5，电源处理模块6，电压表7、开关12以及充电插座25。开关12用来开启或者关闭电池5的供电功能，电源处理模块6，将电池的电压调整为其他模块所需要的工作电源，电压表7用以显示电池5的电压值，当电压值过低时，需要通过充电插座25对电池5进行充电。

Claims (6)

1.一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，包括遥控器外壳、旋钮电位器、摇杆机构、模拟信号采集模块、无线RS485传输模块和天线、电池和电源处理模块，其特征在于：

所述旋钮电位器产生飞艇的涵道转向、以及发动机混合比控制信号；

所述摇杆机构包含一个产生飞艇升降及横滚控制信号双自由度摇杆以及一个产生油门控制信号的单自由度摇杆；

所述模拟信号采集模块采集电位器旋钮及摇杆所产生的控制信号，通过内部电路转换成RS485串行总线信号，并将其传送给无线RS485通讯模块；

所述无线RS485通讯模块包括RS485接口芯片，主控制芯片，射频输入匹配电路，射频芯片，射频输出匹配电路以及电源调整器，无线RS485通讯模块接收到模拟信号采集模块传输来的RS485串行总线信号，通过天线传输给地面站内的无线RS485通讯模块；

所述电源处理模块将电池的电压调整为其他模块所需要的工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，其特征在于所述遥控器外壳采用人体工学设计，材质选用了ABS塑料以及铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，其特征在于，所述模拟信号采集模块包括模拟量采集芯片，ADC转换芯片，程序存储芯片，嵌入式控制器，RS485接口芯片，电源调整芯片。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，其特征在于，所述无线RS485通讯模块包括主控制芯片，射频输入匹配电路，射频芯片，射频输出匹配电路以及电源调整器。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器，其特征在于，所述电池采用大容量可充电锂电池，经过电源处理模块后，提供模拟信号采集模块、无线RS485通讯模块、旋钮电位器和摇杆机构的工作电源。

6.根据权利要求1所述的一种用于无人飞艇的无线飞行遥控器的无线飞行遥控方法，其特征在于，包含如下步聚：

步聚一：使用旋钮电位器产生飞艇的涵道转向以及发动机混合比控制信号，使用双自由度摇杆产生飞艇升降及横滚控制信号，使用单自由度摇杆产生油门控制信号；

步聚二：模拟信号采集模块采集电位器旋钮及摇杆所产生的控制信号，通过内部电路转换成RS485串行总线信号，并将其传送给无线RS485通讯模块；

步聚三：无线RS485通讯模块接收到模拟信号采集模块传输来的RS485串行总线信号，通过天线传输给地面站内的无线RS485通讯模块。

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