CN103476471A - Rc模型、发送设备、接收设备的无线控制系统以及方法 - Google Patents

Abstract

用于无线控制RC模型（3）的系统，该系统具有发送设备（1）和布置在RC模型（3）中的接收模块（5’），其中发送设备（1）包括用于经由数字无线电链接发送控制命令和数据的发送模块（4），其中姿态控制器（6）布置在RC模型的区域中，并且其中发送设备（1）包括被建立以经由数字无线电链接接收数据的接收模块（5），并且其中布置在RC模型中的接收模块（5’）同样连接到多功能设备（2），该多功能设备（2）包括姿态控制器（6），而且发送模块（4’）布置在RC模型中或者在多功能设备（2）中，并且发送模块（4’）用于经由数字无线电链接发送可通过接收模块（5）接收的数据。除了相应的合适的发送设备（1）和接收设备（2）以外，本发明也涉及用于无线控制RC模型（3）的方法。

Description

RC模型、发送设备、接收设备的无线控制系统以及方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的用于RC模型的无线控制系统、根据权利要求16的发送设备、根据权利要求17的接收设备以及根据权利要求18的用于RC模型的无线控制方法。

背景技术

在现有技术中，已知有RC（无线电控制（Radio Control））发送器，利用其能够以无线的方式控制RC模型，已知这些RC发送器本身除用于控制模型的操纵杆和可能的其它对应的开关或滑块之外，还包括可能用于输入设定参数的输入装置，但是一般来说，这些输入装置被局限于在RC发送器中例如经由模型存储器确定诸如调整混合器的修整或共享等的参数的变化。

另一方面，已知具有安装在RC直升机上的电子姿态控制器的电子附件模块（例如德国Mikado直升机公司的V-stabi(R)），该电子附件模块设置有接收设备或可与之对应的接收设备（卫星接收器或例如S-Bus(R)的具有和信号（sum-signal）输出的接收器）连接。

在RC发送器和RC模型中的接收设备之间从发送器到模型的无线电通信在单向上到目前为止受到很大程度的影响，由此发送用于控制模型的专用控制命令，或者可能同样发送用于在诸如例如尾部陀螺仪的灵敏度的模型中设定参数的单独控制命令，该尾部陀螺仪在姿态控制器中已知本身同样可被集成在姿态控制器的电子设备盒中。

RC模型中的姿态控制器必须通过RC模型的用户（常常为“本领域的”）被调整例如用于实现其优化功能，或者必须在与个人偏好一致的操作期间根据需要配置。这种设定或者配置通常通过直接固定在姿态控制器上的输入装置（按钮，设定电位计和显示器本身都已知用于该目的）或通过经由线（例如串行接口）连接到电子设备盒的附加外部操作部件起作用。在外部操作部件和电子设备盒之间的连接线已经通过蓝牙(R)连接代替的设定设备也同样是已知的。外部设备在原则上同样可由传统的移动电话，智能电话，便携式PC（笔记本或上网本），平板电脑或类似设备代替，在这种情况下与蓝牙(R)接口通信的对应设定软件也可用于设定。

发明内容

本发明的目的是使电子附件模块中的设定和/或配置，例如特别是RC模型中的姿态控制器和可能的其它附件模块，对于用户或者RC模型的飞行员更舒适，尽最大程度可能特别是不使用固定在附件模块上的附加设定设备或者操作部件或者显示装置。

这个问题通过根据基于权利要求1的系统的本发明来解决。

本发明的系统涉及RC模型的无线电远程控制，在受控的RC模型（优选RC模型飞行器，特别是RC模型直升机）内部的设备设定/校准的意义上来说，该RC模型有可能同时操作RC模型，因而设定/校准和操作两者都由单个新的组合设备（例如具有操作部分的RC发送器）影响，该新的组合设备经由双向数据连接与RC模型中的相应适合的多功能设备通信。

因此，本发明涉及RC模型的无线控制系统，该系统具有用于控制和操作模型的操作和发送设备并且具有RC模型的接收模块，数据的传输优选经由双向无线电通信进行。发送设备包括用于经由数字无线电通信发送控制命令和/或数据的发送模块。在RC模型领域，布置有一个或多个电子附件模块，诸如特别是姿态控制器。

然而根据本发明，发送设备也包括用于实现双向无线电通信的另一个接收模块，该接收模块至少适于经由数字无线电通信接收数据。布置在RC模型中的接收模块与多功能设备连接。然而接收模块也可以集成在多功能设备中。进一步，发送模块布置在RC模型或多功能设备中，以便于建立用于发送经由数字无线电通信从接收模块可接收的数据的双向无线电通信，发送和接收模块优选在结构上被合并以形成收发器。

数字无线电通信优选单独或相互组合地用于至少一个或多个措施：

-发送用于RC模型的操作的信号，诸如特别是控制命令，

-从发送设备到RC模型发送用于参数化附件模块，诸如特别是用于参数化多功能设备的数据，

-发送校准数据，

-发送程序数据，例如用于软件更新，

-从RC模型到发送设备的参数显示器发送数据，

-从RC模型到发送设备发送状态信息，

-优选从RC模型到发送设备发送错误诊断数据。

优选地，多功能设备或接收模块或连接到多功能设备的其它电子设备的数据和/或参数在这种情况下经由数字无线电通信传输。

根据本发明的优选实施例，多功能设备包括用于控制和/或影响和/或自动控制RC模型的姿态的姿态控制器。这意味着姿态控制器和经由双向无线电通信的数值校准装置被集成在共同的外壳或共同的结构单元中（例如在印刷电路板或印刷电路板装置上）。不必包括用于发送和接收的装置。在原则上可能且在发明的意义上，用于发送和接收的装置与多功能设备分离地布置并且与其电连接。然而便利地，在上述意义上用于发送和接收的装置也被集成在多功能设备中。

对于简化系统，根据替代优选实施例，提供了多功能模块不包括姿态控制器而只包含用于与发送设备双向通信的发送和接收模块，以及与诸如例如与多功能设备连接的分别布置的姿态控制器的其它设备通信（例如数据交换和/或设定/校准）的接口。然而这种布置不是很便利，因为这确实是在多功能设备中姿态控制器最优选的集成，该集成提供根据本发明的系统的节约空间并且有成本优势的实现。

优选地，数字无线电通信在自身已知的扩展频谱原理上（例如，DSSS或FHSS或两者的结合），特别是在2.4GHz范围内操作。对于相应无线电通信，各种协议都是已知和共同的，诸如例如Futaba FASST(R)或Horizon Hobby Spectrum(R)。在本文中，设定双向连接的双工系统（例如，Jeti Duplex2.4GHz）也是已知的。

根据本发明使用的数字无线电通信优选是至少部分受保护的数据连接。在这种方式中，尤其可阻止对多功能设备或RC模型的未授权或未预期的访问。

特别优选地，数字无线电通信包括共享的受保护的数据（有用的数据）和共享的未受保护的数据或只有部分受保护的数据（通道数据）。在这种方式中，可能根据需要确保数据连接的必要性能配置，这导致控制数据的具有小抖动的准无延迟传输以及无损失的数据传输。进一步，可能在任意给定时刻只保护那些保护是必须并且有用的数据。对于控制通道的通道数据的传输，替代保护的简化持续发送通道的当前值（例如控制杆的杆位置）而不需要任何保护是有利的，因为通道数据持续承担新值并且将因而在先前的短时间以后被废弃。

优选地，可以使用有用的数据，例如对于流传输是受到保护的，与通道数据相反。

根据优选实施例，发送设备包括显示装置（例如，用于显示设定值）和用于用户会话的输入装置以执行上述措施。对于数据输入或数值设定，除了通常使用的输入装置，例如按钮，旋钮，开关或旋转控制器外，可以便利地使用用于RC模型控制的控制棒。出于该目的，在那种情况下的发送设备包含检测控制棒的控制位置并将它们转换成数据值的程序。

多功能模块优选包括用于单独的发送/接收模块的连接的电气连接器。然而，这一般不是必要的，因为根据其它优选实施例，多功能模块包括集成的接收器，特别是收发器。因而，省略该附加连接器同样是可想象的。

进一步，多功能模块优选包括用于RC伺服电动机的一个或多个连接器，而且特别包括用于外部传感器设备的至少一个连接器，特别诸如三轴陀螺仪传感器和/或其它传感器。例如，速度传感器或相位传感器被视为其它传感器。通过相位传感器，人们理解采用其感测电动机（例如经由三相驱动的无刷电机）的电机连接器以用于确定电机速度的电子设备。然而，压力传感器、加速传感器和电压传感器等也是可以想象的。

多功能设备进一步优选包括参数监测设备（例如用于监测供电电压或用于操作RC模型的储能器的耗尽容量）。

根据优选实施例，系统包括如果一个或多个要根据上述措施编程的适当设备在范围内则系统将采用其自动建立无线电通信的设备。在这种情况下，出于该目的在发送和接收设备中提供对应的装置。特别优选地，在这种情况下操作者会话提供了允许选择将要连接的设备或接收器的附件模块和/或接收器的选择。

根据本发明的优选实施例，系统的无线电通信包括访问保护以便防止对多功能设备或RC模型（受保护的无线电通信）的未授权或未预期的访问。在最简单的情况下，例如通过密码提示或访问代码提示可实现该访问保护。便利地，密码或访问代码被永久存储在系统中。特别便利的是如果已经给定受保护的无线电通信，则密码可根据整个系统的发送设备被改变。

根据另一个优选实施例，特别是在附件模块的数据或参数的发送器侧，特别是（所谓的在线操作）的多功能设备的发送器侧改变的情况下，无线电通信允许数据或参数的即时在线反馈。

便利的是，不仅仅用于影响上述在线设定，设置数据、参数或校准值被永久存储（甚至不需要操作电压）在多功能设备的存储器中。原则上，发送设备中的存储装置也可选地特别另外地也是有利的。

发送设备优选包括用于示出状态报告、错误消息和参数的显示器以及用于设定参数或数据的至少一个输入装置。

发送设备便利地包括用于存储数据、参数或校准值的存储器。优选地，出于发送设备的操作程序更新的目的也可存储用于该操作程序。存储设备允许以尤其有利的方式额外存储用于与系统无线通信的设备（特别诸如多功能设备）的操作程序。

根据本发明的改进，发送设备也包括用于存储数据的装置，诸如例如存储卡的槽、USB连接、互联网连接等。

发送设备优选包括通过树形结构（类似于Windows Explorer）促进菜单导引的显示器。

本发明也涉及发送设备（例如RC发送器），其具有上述系统的根据本发明的与发送设备相关联的优选特征。

本发明也涉及接收设备，其具有上述系统的根据本发明的与接收设备相关联的优选特征。

最后，本发明也涉及具有发送设备的RC模型特别是RC模型飞行器的无线控制方法，其中发送设备经由用于控制RC模型的数字无线电通信RC模型来发送控制命令和/或数据，其中进一步，布置在RC模型区域的电子附件模块的数据经由数字无线电通信发送至发送设备，而且其中数字无线电通信单独或相互结合地用于至少一个或多个措施：

-发送用于RC模型的操作的信号，诸如特别是控制命令，

-从发送设备到RC模型发送用于参数化附件模块，诸如特别是多功能设备的数据，

-发送校准数据，

-发送程序数据，例如用于软件更新，

-从RC模型到发送设备的参数显示器发送数据，

-从RC模型到发送设备发送状态信息，

-优选从RC模型到发送设备发送错误诊断数据。

附图说明

由从属权利要求和通过附图从示例实施例的如下描述获得进一步的优选实施例，在附图中：

图1示出根据本发明的RC发送器和以无线方式通过发送器控制的RC模型直升机，

图2是根据本发明的RC发送器的最重要部件的示意性表示，以及

图3是根据本发明的多功能设备的最重要部件的示意性表示。

具体实施方式

在图1中，发送设备1主要用于RC模型直升机3的传统控制，这在RC模型飞行领域是常见的。已知并且常见的是采用姿态控制器（例如V-Stabi(R)）来装备RC模型直升机，通过使用姿态控制器其模拟或者替代诸如通过所谓的Bell-Hiller桨叶（尾桨）产生的机械稳定的效果。诸如V-Stabi(R)的直升机姿态控制器，尤其具有RC模型的飞行特性能够在很宽的范围内对于飞行员通过发送设备1控制直升机的需求来调节的优点。进一步，通常能够省略机械稳定的开支，这提供了视觉和功能上的优点。

数字无线电通信由无线双向且至少部分受保护的数据通信提供，这将在下面更详细地描述。

RC发送器1包括用于操作和/或控制和/或调整RC模型3的操作元件14的发送器。

参数显示器8例如用于显示设定参数或不同类型的信息，诸如状态信息，校准数据，诊断数据等。

参数输入设备9用于输入或者设定参数、设定数值等。

参数输入设备9和参数显示器8能够结合在共同的操作设备16中用于操作者会话。

如在图2中可见的，RC发送器1包括控制-处理模块14’用于处理操作元件14的信号，该信号主要被提供用于RC模块的控制和/或调整。

参数输入模块9’处理由参数输入设备9提供的值。

发送模块4和接收模块5能够有利地结合在共同的收发器15中。处理单元16优选包括微处理器并且处理发送设备1的信号。处理优选通过优选可更新的软件程序控制。出于该目的，发送设备1可包括数据线缆的连接器和/或存储器模块的槽。同样可提供操作软件的无线更新，或者经由附加接口模块，诸如例如蓝牙(R)模块，或者经由以任何方式可用的发送和接收设备。

根据本发明的可选示例性实施例，能够使用WLAN无线电通信替代蓝牙(R)通信。

图3示出具有姿态控制器6的电子设备盒2，该电子设备盒2在一个外壳中集成对飞行员有用的众多控制和分析功能（例如姿态控制器、速度控制器、机载电压监测、振动分析等），这些众多控制和分析功能现今被容纳在单独的盒子中。替代接收模块5’和发送模块4’，可使用收发器15，在该收发器15中发送模块和接收模块结合在共同的模块中。信号在多功能设备中或者在电子设备盒2中通过处理单元17处理，处理单元17也特别包括微处理器，该微处理器具有优选经由软件下载能够更新的适当设计的软件程序。出于该目的，多功能设备2可包括用于数据电缆的连接器和/或用于存储模块的槽。也可提供无线更新，或者经由附加接口模块，诸如例如蓝牙(R)模块，或者经由以任何方式可用的发送和接收设备。

其它附件设备7可连接至多功能设备2，如果必要则经由一个或多个串行接口连接。有利的是，在这种情况下多功能设备2同样能够影响附件设备7的配置或者从设备7返回至发送器的数据传输。速度控制器18也能连接到多功能设备2。速度控制器18可便利地被完全集成，或者仅速度控制器的逻辑可集成在多功能设备2中。

多功能设备2优选包括附加传感器的附加传感器输入，诸如例如速度传感器或者相位传感器的输入（RC模型的电子驱动电机的电机相位的电子共享）。

RC模型区域的电子附件模块（附加设备7）也可连接到仅出于上述目的的RC模型的接收设备，而没有用于任何其它目的的连接。

在至少部分受保护的数字无线电通信中，数据包以2.4GHz波段发送，无线电通信根据跳频方法起作用，这对应于RC模型结构领域的现有技术当前阶段。经由2.4GHz无线电通信发送数据包的可能性在本领域阶段已熟知。然而为了实现本发明，该技术已经以可能经由无线电通信双向发送控制通道（控制数据）和有用的数据（例如飞行数据调节的设定值）这样的方式发展。出于该目的，示例性数字无线电通信由有用的数据的受保护的双向共享和控制通道的未受保护的特别是单向的连接组成。用于控制通道的连接示出在相同包流传输中的确定性运行性能，由此取决于需求可确保通信的必要性能图。

在采用的跳频方法中，每个数据包在不同的频率上发送。大量的数据字节通过其从发送器到接收器或者从接收器到发送器传送的每个包在下层结构中包括对于控制必需的完全控制通道（4个主通道加上8个切换通道）以及用于受保护传输的密钥。控制通道（固定和附加通道）的传输仅利用在包中可用字节位置的一部分作为可传输字节的总数。包的剩余部分用于发送设定和估计数据。这些数据通过具有确认和顺序数字的协议附加。为了保护数据，可发送奇偶信息或者副本（例如类似于TCP=传输控制协议）。便利地，本身已知的核查数据保护在收发器的硬件层与在应用程序层的附加保护一起使用。那意味着控制数据的实时实现的共享与数据保护协议一起捆绑。

此外，重复所发送的数据直到接收器（发送设备1或者在姿态控制器6中的收发器，取决于数据流方向）通过“okay”信号确认正确接收对于安全数据通信被发现是特别有利的。除了在收发器的物理层上的数据保护外，也执行在应用层上有作用的该保护。

本发明的另一有利方面包括根据需要可从发送器到接收器或从接收器到发送器分割带宽的事实。这能够以特别便利的方式通过掩码或者确定允许相应方向传输发生的时间窗口来实现。更准确地，为了增加带宽，则将允许根据需要以一个数据流方向传送多个数据包直到给出“okay“确认。该技术在传输控制协议领域（TCP：“传输控制协议”）中本身已知并且允许发送器和接收器均为包数据保留确定的窗口开口。因此，在该窗口内的所有数据可以任意次序发送。在接收器中，则包将以正确的顺序重组。当已经处理在该窗口中的任何数据时，窗口将浮动至更高数量。以这种方式，在等待确认之前发送器可发送多个包。特别在坏连接的情况下，增加了无效传输的风险。该技术导致通信抵抗数据丢失或完全失败的完全明显改进的稳健性。

另外优选为数据包顺序号，因而实现经由数字无线电通信（优点，例如用于数据下载）的数据流传输。

此外已经体现出便利的是，额外根据本身已知的编码方法编码发送的控制通道和/或有用的数据以保护抵抗未授权的访问的无线电通信。

Claims (20)

1.一种系统，用于RC模型（3）的无线控制，该系统具有发送设备（1）和特别布置在RC模型（3）中的接收模块（5’），其中所述发送设备（1）包括用于经由数字无线电通信发送控制命令和/或数据的发送模块（4），其中一个或多个诸如特别是姿态控制器（6）的电子附件模块（2，6，7，11，17）布置在所述RC模型的区域中，该系统的特征在于所述发送设备（1）包括适于经由所述数字无线电通信接收数据的接收模块（5），布置在所述RC模型中的所述接收模块（5’）连接到多功能设备（2），所述接收模块（5’）特别包括姿态控制器（6）或者集成在所述多功能设备（2）中，而且发送模块（4’）布置在所述RC模型中或者在所述多功能设备（2）中，所述发送模块（4’）用于经由所述数字无线电通信发送通过所述接收模块（5）可接收的数据。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于所述数字无线电通信被单独或相互结合地用于至少一个或多个如下措施：

-发送用于所述RC模型（3）的操作的信号，诸如特别是控制命令，

-从所述发送设备（1）到所述RC模型（3）发送用于参数化附件模块，诸如特别是所述多功能设备（2）的数据，

-发送校准数据，

-发送程序数据，例如用于软件更新，

-从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）的参数显示器（8）发送数据，

-从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）发送状态信息，

-优选从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）发送错误诊断数据。

3.根据权利要求2的系统，其特征在于经由所述数字无线电通信发送所述多功能设备（2）或连接至所述多功能设备（2）的所述接收模块（5’）或其它电子设备（7，17）的数据和/或参数。

4.根据权利要求1至3中的至少一项的系统，其特征在于所述多功能设备（2）包括控制和/或影响和/或自动控制RC模型（3）的姿态的姿态控制器（6）。

5.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述数字无线电通信在扩展频谱原理上操作。

6.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述发送设备（1）包括用于执行权利要求2的措施的操作者会话的显示装置（8）和输入装置（9，14）。

7.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述多功能模块包括用于单独的发送/接收模块的连接的电连接器（11）。

8.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述多功能模块包括RC伺服系统（10）的一个或多个连接器以及特别是外部传感器设备，诸如特别是三轴陀螺仪传感器和/或其它传感器的至少一个连接器（12）。

9.根据前述权利要求中至少一项的系统，其特征在于如果一个或多个适当的设备在范围内则系统自动建立无线电通信，并且优选地所述操作者会话提供并且允许要根据权利要求2中提到的措施编程的所述附件模块（2，6，7，11，17）和/或接收器的选择。

10.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述无线电通信是至少部分受保护的数据通信，因此防止对所述多功能设备（2）或所述RC模型（3）的未授权或未预期的访问。

11.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于在所述附件模块，尤其是所述多功能设备（2）的所述参数或数据的发送器侧改变的情况下，所述无线电通信允许数据和/或参数的即时在线反馈。

12.根据前述权利要求中至少一项的系统，其特征在于所述发送设备包括用于显示状态报告、错误消息和参数的显示器（8）和用于设定所述参数或数据的输入装置（9）。

13.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述多功能设备（2）包括参数监测设备。

14.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述发送设备包括通过树形结构促进菜单导引的显示器。

15.根据前述权利要求中的至少一项的系统，其特征在于所述发送设备（1）的所述发送模块（4）和所述接收模块（5）和/或所述多功能设备（2）的所述发送模块（4’）和所述接收模块（5’）被结合以形成收发器（15）。

16.一种发送设备（1），用于在根据权利要求1-15中的至少一项的系统中的操作，具有采用所述发送设备（1）指定的权利要求1-15中的至少一项的特征。

17.一种接收设备（2），用于在根据权利要求1-15中的至少一项的系统中的操作，具有采用所述接收设备指定的权利要求1-15中的至少一项的特征。

18.一种方法，用于具有发送设备（1）的RC模型（3），特别是RC模型飞行器的无线控制，其中所述发送设备（1）经由数字无线电通信向所述RC模型（3）发送用于所述RC模型（3）的控制的控制命令和/或数据，该方法的特征在于布置在所述RC模型（3）的区域中的电子附件模块（2，6，7，11，17）的数据经由所述数字无线电通信发送到所述发送设备（1），所述数字无线电通信被单独或相互结合地用于至少一个或多个如下措施：

-发送用于所述RC模型（3）操作的信号，诸如特别是控制命令，

-从所述发送设备（1）到所述RC模型（3）发送用于参数化附件模块，诸如特别是所述多功能设备（2）的数据，

-发送校准数据，

-发送程序数据，例如用于软件更新，

-从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）的参数显示器（8）发送数据，

-从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）发送状态信息，

-优选从所述RC模型（3）到所述发送设备（1）发送错误诊断数据。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于所述措施包括模块参数设定，该模块参数设定允许在模块操作期间的所述模块参数的在线修改，改变的参数和/或数据的实际值和/或取决于所述模块的改变的参数的其它数据在线显示在所述发送器的范围内。

20.根据权利要求18或19的方法，其特征在于所述发送设备（1）将数据发送到所述接收模块（5’），并且用于接收由所述发送设备（1）发送的数据的可用接收模块（5’）也用于接收所述控制命令。

Images