CN106444801A - 一种基于wifi传输的多旋翼飞行器控制装置 - Google Patents

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何春华
毕晓芬
盖绍婷
胡曼冬
卢宁
张余豪
张廷鹏
周世昱
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Qingdao University
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    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
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    • GPHYSICS
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    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明属于多旋翼飞行器控制技术领域,涉及一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,电源模块转换出的电压分别与主控模块中VCC3.3端口、WIFI模块中VCC端口连接以提供电源,主控模块中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分别与WIFI模块中的WIFI_CS、WIFI_MISO、WIFI_MOSI和WIFI_INT端口连接,用于接收并处理来自WIFI模块的数据信息,WIFI模块负责传输控制信息,主控模块与WIFI模块之间通过串口进行数据传输通讯,以实现对配备有WIFI模块的多旋翼飞行器的控制;数据传输方式选用WIFI无线技术,具有传输速度快、安全性好等特点。

Description

一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置
技术领域
:
[0001] 本发明属于多旋翼飞行器控制技术领域,涉及一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,采用WIFI无线传输技术实现控制装置与多旋翼飞行器之间的数据通讯。
背景技术
:
[0002] 多旋翼飞行器是一种高自由度垂直起降无人机飞行器,它能够完成悬停、低速飞行、垂直起降和室内飞行等固定翼无人机无法完成的多项任务。多旋翼飞行器的整体结构包括动力系统、主体(机架、脚架和云台等)、控制系统和其他辅助设备(电台、增益天线、跟踪天线等)等,其中控制系统是保障飞行器能够平稳飞行或垂直起降的重要部件,而控制系统中关于飞行参数与遥控指令的传输方式则是飞行器能够稳定飞行与巡航的前提,因此一种稳定的无线传输方式对飞行器的控制极为重要。实践中,人们对多旋翼飞行器的参数调整大多是通过信号发射器和接收器来实现的,即在多旋翼飞行器上增加无线通讯装置并配备相对应的信号发射装置来完成对多旋翼飞行器的信息传递和接收,以达到控制多旋翼飞行器姿态和运行轨迹的目的。
[0003] WIFI是一种短程无线传输技术,能够在大连数百英尺范围内支持互联网接入无线电信号,它最大的优点是传输速度较高,在信号较弱或有干扰的情况下,带宽可调整以有效保障网络的稳定性和可靠性。因此将其应用于无人机控制技术领域是目前多旋翼飞行控制领域的一个重要研究方向,例如中国专利ZL201610161534.1公开的一种基于手机APP的遥控微型航拍四旋翼飞行器及该飞行器的控制方法,中国专利ZL201521137793.8公开的一种实现网络直播的云台、系统及无人机,中国专利ZL201520606541.9公开的一种无人机控制及多媒体数据传输系统,中国专利ZL201520479867.X公开的一种用于无人机操控的无线通讯装置等,虽然实现了将WIFI技术引入无人机中,但并没有真正意义上实现利用WIFI无线传输技术直接遥控的目的,而针对目前市场上大部分多旋翼飞行器的遥控器价格昂贵、体积较大、集成度不够等缺陷,本申请研究设计出一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,具有集成度高、便携性强等特点。
发明内容
:
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,设计一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,选用STM32F103RCT6芯片为控制芯片,不仅打破了国外芯片在飞行控制装置市场的垄断地位,而且易于改装调试。
[0005] 为了实现上述目的,本发明涉及的多旋翼飞行器控制装置的主体结构包括主控模块、电源模块和WIFI模块,电源模块转换出的电压分别与主控模块中VCC3.3端口、WIFI模块中VCC端口连接以提供电源,主控模块中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分别与WIFI模块中的WIFI_CS、WIFI_MISO、WIFI_MOSI和WIFI_INT端口连接,用于接收并处理来自WIFI模块的数据信息,WIFI模块负责传输控制信息,主控模块与WIFI模块之间通过串口进行数据传输通讯,以实现对配备有WIFI模块的多旋翼飞行器的控制;其传输控制原理为:待系统上电后电源模块为各个模块的正常工作提供合适的电源,主控模块上电后进行初始化操作,将主控模块内部各个寄存器和功能单元恢复成默认状态后运行主程序;WIFI模块尝试与多旋翼飞行器上匹配的WIFI模块进行配对连接,配对成功后主控模块通过WIFI模块与多旋翼飞行器进行数据通讯,首先对多旋翼飞行器的起飞状态进行校正,将校正信息所对应的预先定义好的参数通过WIFI模块发送给多旋翼飞行器;校正完成后主控模块接收用户遥控器发出的控制数据,并判读出控制数据是否含有指令同时将指令所对应的预先定义的参数通过WIFI模块发送给多旋翼飞行器;多旋翼飞行器接收到参数后产生相应动作并形成动作变化参数再通过WIFI传送给控制装置中的WIFI模块,WIFI模块根据接收的数据信息向用户遥控器传输相应数据,以改变多旋翼飞行器所有旋翼的转速,从而控制多旋翼飞行器的姿态。
[0006] 进一步的,所述主控模块采用STM32F103RCT6为主控核心;所述电源模块中设置有LMl 117-3.3V降压芯片,用于将外接+5V电压转换为+3.3V电压实现对其他模块的供电,LMl 117-3.3V降压芯片的输入和输出端与大地之间并联有去耦电容以减少输入电压的波纹;所述WIFI模块采用WM-G-MR-9芯片和串行SPI通讯方式,WM-G-MR-9芯片支持802.11b/g无线网络模式。
[0007] 本发明与现有技术相比,以国产芯片STM32F103RCT6为主控核心,有效降低了制造成本;整体结构采用模块化的设计模式便于拆卸维修;数据传输方式选用WIFI无线技术,采用基于自组网的无线网络方式,网络中所有的连接终端(STA)都可直接通信,而无需无线接入点(AP),具有传输速度快、安全性好等特点。
附图说明
:
[0008]图1为本发明涉及的多旋翼飞行器控制装置的主体结构模块示意图。
[0009]图2为本发明中涉及的主控模块的结构原理示意图。
[0010]图3为本发明中涉及的电源模块的结构原理示意图。
[0011]图4为本发明中涉及的WIFI模块的结构原理示意图。
具体实施方式
:
[0012]下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
[0013] 实施例:
[0014] 本实施例涉及的多旋翼飞行器控制装置的主体结构包括主控模块1、电源模块2和WIFI模块3,电源模块2转换出的电压分别与主控模块I中VCC3.3端口、WIFI模块3中VCC端口连接以提供电源,主控模块I中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分别与WIFI模块3中的WIFI_CS、WIFI_MIS0、WIFI_M0SI和WIFI_INT端口连接,用于接收并处理来自WIFI模块3的数据信息,WIFI模块3负责传输控制信息,主控模块I与WIFI模块3之间通过串口进行数据传输通讯,以实现对配备有WIFI模块的多旋翼飞行器的控制;其传输控制原理为:待系统上电后电源模块2为各个模块的正常工作提供合适的电源,主控模块I上电后进行初始化操作,将主控模块I内部各个寄存器和功能单元恢复成默认状态后运行主程序;WIFI模块3尝试与多旋翼飞行器上匹配的WIFI模块进行配对连接,配对成功后主控模块I通过WIFI模块3与多旋翼飞行器进行数据通讯,首先对多旋翼飞行器的起飞状态进行校正,将校正信息所对应的预先定义好的参数通过WIFI模块3发送给多旋翼飞行器;校正完成后主控模块I接收用户遥控器发出的控制数据,并判读出控制数据是否含有指令同时将指令所对应的预先定义的参数通过WIFI模块3发送给多旋翼飞行器;多旋翼飞行器接收到参数后产生相应动作并形成动作变化参数再通过WIFI传送给控制装置中的WIFI模块3,WIFI模块3根据接收的数据信息向用户遥控器传输相应数据,以改变多旋翼飞行器所有旋翼的转速,从而控制多旋翼飞行器的姿
ίέτ O
[0015] 本实施例所述主控模块I (如图2所示)采用STM32F103RCT6为主控核心,STM32F103RCT6是由意法半导体生产的一种嵌入式微控制器的集成电路,其内核是cortex-M3,内部集成了定时器、CAN、ADC、SP1、12C、USB和UART的多种功能;所述电源模块2 (如图3所示)中设置有LMl 117-3.3V降压芯片,用于将外接+5V电压转换为+3.3V电压实现对其他模块的供电,LM1117-3.3V降压芯片的输入和输出端与大地之间并联有去耦电容以减少输入电压的波纹;所述WIFI模块3 (如图4所示)采用WM-G-MR-9芯片和串行SPI通讯方式,WM-G-MR-9芯片支持802.1 lb/g无线网络模式,且体积小、功耗低。
[0016] 本实施例中数据传输采用WIFI无线技术,在传输较大数据量时明显优于其他传输方式;支持通过指定信道号的方式进行快速联网,WIFI模块3中提供设置工作信道的参数,在已知目的网络所在信道的条件下,能够直接指定模块的工作信道,达到加快联网速度的功效;支持在联网过程中绑定目的网络BSSID地址的功效,能够防止STA接入到非法网络,以提高整体无线网络的安全性。

Claims (2)

1.一种基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,其特征在于主体结构包括主控模块、电源模块和WIFI模块,电源模块转换出的电压分别与主控模块中VCC3.3端口、WIFI模块中VCC端口连接以提供电源,主控模块中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分别与WIFI模块中的WIFI_CS、WIFI_MISO、WIFI_MOSI和WIFI_INT端口连接,用于接收并处理来自WIFI模块的数据信息,WIFI模块负责传输控制信息,主控模块与WIFI模块之间通过串口进行数据传输通讯,以实现对配备有WIFI模块的多旋翼飞行器的控制;其传输控制原理为:待系统上电后电源模块为各个模块的正常工作提供合适的电源,主控模块上电后进行初始化操作,将主控模块内部各个寄存器和功能单元恢复成默认状态后运行主程序;WIFI模块尝试与多旋翼飞行器上匹配的WIFI模块进行配对连接,配对成功后主控模块通过WIFI模块与多旋翼飞行器进行数据通讯,首先对多旋翼飞行器的起飞状态进行校正,将校正信息所对应的预先定义好的参数通过WIFI模块发送给多旋翼飞行器;校正完成后主控模块接收用户遥控器发出的控制数据,并判读出控制数据是否含有指令同时将指令所对应的预先定义的参数通过WIFI模块发送给多旋翼飞行器;多旋翼飞行器接收到参数后产生相应动作并形成动作变化参数再通过WIFI传送给控制装置中的WIFI模块,WIFI模块根据接收的数据信息向用户遥控器传输相应数据,以改变多旋翼飞行器所有旋翼的转速,从而控制多旋翼飞行器的姿态。
2.根据权利要求1所述的基于WIFI传输的多旋翼飞行器控制装置,其特征在于所述主控模块采用STM32F103RCT6为主控核心;所述电源模块中设置有LMl 117-3.3V降压芯片,用于将外接+5V电压转换为+3.3V电压实现对其他模块的供电,LMl117-3.3V降压芯片的输入和输出端与大地之间并联有去耦电容以减少输入电压的波纹;所述WIFI模块采用WM-G-MR-9芯片和串行SPI通讯方式,WM-G-MR-9芯片支持802.11b/g无线网络模式。
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