CN107697287A - 一种水空两用交通工具的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种水空两用交通工具的控制系统，水空两用交通工具至少包括飞行器和设置飞行器下的至少两个气囊，其特征在于，所述控制系统至少包括着水检测装置，所述着水检测装置包括：两个探测头、比较器、电压跟随器和处理器，其中，比较器包括第第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，第一电阻和第二电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的反相端，两个探测头分别连接于地和第一电阻与第二电阻的连接节点；第三电阻和第四电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的同相端用于给运算放大器提供比较电压；运算放大器的输出端经电压跟随器连接于处理器的一个输入端。本发明提供的系统能有效地检测交通工具是着水或者离开水面。

Description

一种水空两用交通工具的控制系统

技术领域

本发明涉及一种水空两用交通工具的控制系统，属于交通运行技术领域。

背景技术

现有技术中提供了一些水空两用交通工具，如公开号为US2010/0032522A1的美国专利申请，公开号为US2006/0284010A1等，但是它们均缺少一种有效地检测飞行器是在水面上还是已离开了水平上的空间进行飞行的检测手段。

发明内容

为克服现有技术中存在的技术问题，本发明的发明目的是提供一种水空两用交通工具有控制系统，其能有效地检测交通工具是着水或者离开水面。

为实现所述发明目的，本发明提供一种水空两用交通工具的控制系统，水空两用交通工具至少包括飞行器和设置飞行器下的至少两个气囊，其特征在于，所述控制系统至少包括着水检测装置，所述着水检测装置包括：两个探测头、比较器、电压跟随器和处理器，其中，比较器包括第第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，第一电阻和第二电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的反相端，两个探测头分别连接于地和第一电阻与第二电阻的连接节点；第三电阻和第四电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的同相端用于给运算放大器提供比较电压；运算放大器的输出端经电压跟随器连接于处理器的一个输入端。

优选地，每个探测头包括能与气囊的外型相匹配的绝缘外壳和设置在外壳内并至少露出部分可电性导通的导体，当将两个探测头分别贴附于气囊的下部时，探测头的导体部分相隔一间隙。

优选地，当水空两用交通工具的至少一个气囊下部浸入水中时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性相连；当水空两用交通工具的两个气囊离开水面时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性断开。

优选地，飞行器的两侧翼的前方分别设置有第一电动机支架和第二电动机支架，所述第一电动机和第二电动机分别用于驱动第一旋翼和第二旋翼旋转，所述第一电动机支架和第二电动机支架设置在第一电机支架轴上；第一电机支架轴由第一步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第一旋翼和第二旋翼旋转的侧倾角。

优选地，飞行器的机身靠近尾翼的地方设置有涵道，涵道内设置有第三电动机支架，所述第三电动机用于驱动第三旋翼，所述第三电动机支架设置在第二电机支架轴上；第二电机支架轴由第二步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第三旋翼旋转的侧倾角。

优选地，水空两用交通工具的控制系统还包括通信子系统，所述通信子系统至少包括功率放大器，所述功率放大器至少包括温度补偿电路。

优选地，电动机包括外壳、置于外壳内的定子和转子，所述定子上设置有驱动绕组线圈、能量回收绕组线圈、和控制绕组线圈，驱动绕组线圈和控制绕组线圈的每一项分别同槽设置，驱动绕组线圈和能量回收绕组线圈分别交错设置。

优选地，气囊多外到内依次为抗老化层和橡胶层。

优选地，探测头的导体部分为石墨。

与现有技术相比，本发明达到如下优点：（1）能有效地检测交通工具是着水或者离开水面；（2）能够灵活地改变交通工具的运行方向；（3）节省能量；（4）着陆时减小振动。

附图说明

图1A是本发明提供的水空两用交通工具的顶视图；

图1B是本发明提供的水空两用交通工具的主视图；

图2是本发明提供的水空两用交通工具的控制系统的组成框图；

图3是本发明提供的水空两用交通工具的能源转换装置的组成示意图；

图4是表示沿着图3中的能源转换装置A-B方向的截面示意图；

图5是发明提供的水空两用交通工具的动力装置的组成框图；

图6是本发明提供的电动机的组成示意图；

图7是本发明提供水空两用交通工具通信子系统射频单元的组成框图；

图8是本发明提供的频率源的组成框图；

图9是本发明提供的功率放大器的电路图；

图10是本发明提供的水空两用交通工具着水检测装置的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，对图中相同或者相当的部分赋予相同符号，不再进行反复的说明。

本说明书中，用语“水平面”是指与重力方向交叉的面，并非是限定于与重力方向严格地以90°的角度交叉的面。

图1A是本发明提供的水空两用交通工具的顶视图；图1B是本发明提供的水空两用交通工具的主视图。如图1A-1B所示，水空两用交通工具包括飞行器，所述飞行器包括机架505, 所述机架505两侧分别设置有左侧翼502和右侧翼501，机架505的前方和后方分别设置前缘和后翼。机架505的后翼上沿Z向（垂直于水平面的方向）设置有涵道，所述涵道内设置有支架，支架上设置有电动机200C，电动机200C的输出轴上设置有桨叶。本发明中，飞行器坐标系为左手坐标系，沿飞行器前后延伸方向为X轴，垂直于X方向沿飞行器左右方向延伸的方向为Y轴，垂直于X轴和Y轴且沿飞行器上下方向延伸的方向为Z轴。所述机架两侧分别设置有侧翼，每个侧翼的前方设置有支架，位于水空两用交通工具左侧的支架上设置有电动机200B，电动机200B的输出轴上设置有桨叶，位于水空两用交通工具右侧的支架上设置有电动机200A，电动机200A的输出轴上设置有桨叶。在水空两用交通工具机架505内还设置有能源转换装置（发电机）100，所述能源转换装置100将燃油发动机的动能转换成电能以给电动机200A、电动机200B、电动机200C及无机的内其它用电设备提供电能。所述燃油发动机的输出轴通过齿轮机构400将动能传送给发电机100。水空两用交通工具的后翼上设置尾翼，尾翼呈V型，用以增加飞行稳定性。在桨叶下面设置有反扭力导流片，用以平衡桨叶转动时产生的转动力矩。同时在桨叶下面设置推力导流片，产生前行推力。机架、前缘、后翼和尾翼采用铝合金骨架，外铺碳纤维复合材料，在保证强度的同时减轻,根据一个实施例，水空两用交通工具还包括两个气囊，机架505通过两个连接件分别连接到设置在机架505左下方的气囊504和设置在机架505右下方的气囊503，所述气囊多外到内依次为抗老化层和橡胶层，气囊上设置有进气孔，用于注入气体，进气孔中设置有单向阀，使气体只能注入而不能排出。气囊504外的最下部对称设置有两个探测头pr1B和pr2B，气囊503外的最下部对称设置有两个探测头pr1A和pr2A，每个探测头包括能与气囊的外型相匹配的绝缘外壳和设置在外壳内并至少露出部分可电性导通的导体，当将两个探测头分别贴附于气囊的下部时，探测头的导体部分相隔一间隙。导体通过导线连接到设置在机架内的控制系统中的着水检测装置中，导线沿气囊的外表面布置。探测头的导体优选石墨。后续结合附图10详细说明着水检测装置。

图2是本发明提供的水空两用交通工具的控制系统的组成框图，如图2所示，根据本发明一实施例，水空两用交通工具的控制系统包括飞控器406、根据飞行处理器的指令驱动水空两用交通工具飞行的伺服机构、通信子系统、照相子系统和处理器405，其中，飞控器406根据处理器405的指令给伺服机构提供控制信号，以使伺服机构根据预设路径或者地面控制终端的指令进行飞行，也将水空两用交通工具飞行时的数据传送给处理器405，伺服机构示例性地包括三个电机控制器和三个电机，电机控制器如电机控制器CON1、电机控制器CON2和电机控制器CON3；电机如电机M1、电机M2和电机M3，三个电机控制器分别控制三个电机。水空两用交通工具还包括照相子系统，其包括照相机412和相机控制器413，所述照相机412连接于相机控制器413，其用于对被监视的区域进行航拍，并将所航拍的图像信息传送给相机控制器413，相机控制器413连接于处理器405，其用于对输入的图像信息进行处理而后传送给处理器405。通信子系统包括数字基带单元410、射频单元411和通信卡414，通信卡414通过插槽连接于数字基带单元410，发信时，所述数字基带单元410用于将处理器要传送的信息进行信源编码和信道编码，而后传送给射频单元411，所述射频单元411包括发射器，所述发射器用于将数字基带单元传送来的信息调制到频率随PN随机序列产生器产生的PN随而变化的载波信号上而后进行功放，最后通过天线发射到空间；射频单元411还包括接收器，接收器用于将天线接收的信号进行解调，而后将数据发送给数字基带单元410，数字基带单元410用于将数字基带信号进行信道解码、信源解码，取出控制终端发送来的数据或者指令。

根据本发明第一实施例，水空两用交通工具的控制系统还包括高度计415，其用于获取水空两用交通工具与地面的高度信息。根据本发明一实施例，水空两用交通工具的控制系统还包括存储器408，其用于存储飞控程序和水空两用交通工具伺服机构的所获取的数据。所述伺服机构包括电机及其控制器。

水空两用交通工具的控制系统还包括导航定位接收器403，其通过天线A1接收导航定位卫星的关于水空两用交通工具的位置信息及时间信息，并将数据传送给处理器405。导航定位接收器403例如为GPS接收器、北斗定位授时接收器等。根据本发明一实施例，将导航定位器的接收天线轴与照相机的光轴同轴设置，如此可根据导航定位接器确定的水空两用交通工具的位置信息根据坐标变换的原理确定照相机所拍摄图像的中心点的坐标。

水空两用交通工具的控制系统还包括MEMS402，其用于测量水空两用交通工具的姿态角。根据本发明一实施例，本发明提供水空两用交通工具由能源装置100，其用于向各个部件提供能源，其可以通过开关进行断开与接通控制，能源装置100至少包括发电机。

根据一个实施例，水空两用交通工具的控制系统还包括雷达子系统418，其用于测量障碍物的距离与方向。水空两用交通工具的控制系统还包括存储器401，其用于存储应用程序和所获得的数据，应用程序包括图像处理程序等。

根据一个实施例，水空两用交通工具的两侧翼的前方分别设置有第一电动机200A支架和第二电动机200B支架，所述第一电动机200A和第二电动机200B分别用于驱动第一旋翼和第二旋翼旋转，所述第一电动机支架和第二电动机支架设置在第一电机支架轴上；第一电机支架轴由第一步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第一旋翼和第二旋翼旋转的侧倾角，所述第一电机支架轴旋转的角度由轴传感器419测得并提供给飞控器406，由飞控制器406根据处理器发送的指令控制第一电机支架轴的旋转角度。

根据一个实施例，飞行器的机身靠近尾翼的地方设置有涵道，涵道内设置有第三电动机200C支架，所述第三电动机200C用于驱动第三旋翼，所述第三电动机200C支架设置在第二电机支架轴上；第二电机支架轴由第二步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第三旋翼旋转的侧倾角。所述第二电机支架轴旋转的角度由轴传感器（图中未示）测得并提供给飞控器406，由飞控制器406根据处理器发送的指令控制第二电机支架轴的旋转角度。

图3是本发明提供的水空两用交通工具的能源装置的组成示意图；图4是表示沿着图3中的能源装置沿A-B方向的截面示意图，如图3-4所示，在机架内设置有发动机、齿轮机构和发电机，所述发动机通过齿轮机构与发电机相连，所述发电机包括定子和转子，所述定子包括中空的圆环形线圈架102，圆环形线圈架上等间隔缠绕有N个线圈101；圆环形线圈架102内的空腔内设置有转子，转子至少包括永久磁铁和环形的齿轮105，在相邻线圈之间的圆环形线圈架上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于圆环形线圈架的窗部108；发动机600通过齿轮机构400透过窗部与环形的齿轮啮合从而使转子在圆环形线圈架内的空腔内旋转。优选地，所述转子包括与圆环形线圈架102同心的磁铁环，所述磁铁环包括：环状的磁铁盒106、多块永久磁铁、环形齿轮105和多个滑轮104，环状的磁铁盒106用于收纳多块磁铁，块磁铁为呈N极性、S极性、S极性、N极性，…布置，即相邻两块磁铁极性相同，该环形齿轮105与环状的磁铁盒同心并设置于环状的磁铁盒上；该多个滑轮104以与所述圆环形线圈架102中空腔内壁接触的方式均匀配置于所述环状的磁铁盒上。本发明中，在相邻线圈101之间的圆环形线圈架102上形成有使所述环形齿轮的一部分露出于线圈架的窗部108，以使齿轮400的部分齿能够穿过窗部108与环形齿轮105的齿啮合。只要齿轮105齿能够与齿轮400的部分齿啮合，则不限定形成窗部108的部位。另外，窗部108并不限定形成线圈架1个部位，也可以形成在多个部位。 永久磁铁107收纳在形成于磁铁盒106的磁铁盒中。图3中表示为10个永久磁铁收纳于磁铁盒106。但是，该构成仅是一例，收纳于磁铁盒106的永久磁铁1的个数只要是至少1个即可。

永久磁铁107优选使用稀土类磁铁。一般而言，与相同大小的铁素体磁铁相比，稀土类磁铁具有较强的磁力(矫顽力)。作为稀土类磁铁可以使用例如钐钴磁铁或者钕磁铁。本发明的实施方式中特别优选钕磁铁。

钕磁铁一般而言，与钐钴磁铁相比，相同大小时具有较强的磁力(矫顽力)。因此，可以使用例如小型的永久磁铁。或者，与使用相尺寸的钐钴磁铁的情况相比，通过使用钕磁铁能够提高能源装置的输出(能够取出较大的能量)。但是，本发明的实施方式并不排除稀土类磁铁以外的永久磁铁。永久磁铁107使用铁素体磁铁当然也是可以的。

磁铁盒106形成为环状，其中上部设有开口。因此，永久磁铁107从磁铁盒106的上方被插入到磁铁盒。通过将永久磁铁107插入磁铁盒而形成环形，也可以在部分磁铁盒中的插入永久磁铁。

磁铁盒106由非磁性材料制作。只要是非磁性材料，则磁铁盒106的材质没有特别限定。在一个实施方式中，磁铁盒106由非磁性金属(例如铝)形成。如果永久磁铁107的温度太高，则永久磁铁107有可能减磁。即，永久磁铁107的磁力有可能变弱。通过利用非磁性金属来形成磁铁盒106，能够将永久磁铁107所产生的热量高效地向外部释放，因此，能够降低产生这样的问题的可能性。在另一实施方式中，磁铁盒106由树脂材料形成。通过由树脂材料形成磁铁盒106，能够减轻磁铁盒106的重量。

齿轮105机械地固定于和磁铁盒106上。齿轮105形成为环状，与磁铁盒106同心配置。为了固定环形齿轮105而使用螺丝。螺丝贯穿齿轮，并固定于磁铁盒106上。

环形齿轮105的上表面被加工成：使得螺丝的头不从齿轮105的上表面突出出来。环形齿轮105为了与主涵道内的小齿轮400相啮合而形成有齿。环形齿轮105相对于磁铁盒106的主涵道的中心轴旋转。

环形齿轮105的宽度比磁铁盒106的宽度宽。在将环形齿轮105安装于磁铁盒106时，环形齿轮105从磁铁盒106向磁铁盒106的内径方向延伸。

圆环形线圈架102内形成中空的环形空腔，用于收纳磁铁环，即、收纳着收纳有永久磁铁的磁铁盒106和齿轮105。圆环形线圈架102形成为与磁铁盒106、齿轮105具有公共中心的环状，该公共中心为主涵道的轴线。

轮子104为球形，其通过轮架固定于磁铁保持架上。该多个轮子均匀设置于磁铁保持架上，多个轮子与线圈架内腔的内壁接触，当环形齿轮105在小齿轮的作用下旋转时，磁铁盒106的旋转，轮子104进行旋转。伴随轮子104的旋转，能够使磁铁盒106顺滑旋转。

为了分散磁铁环的重量、即分散磁铁盒106和齿轮105的合计重量，轮子104的个数越多越好。因此，轮子104的个数优选为3个以上。由3点规定1个平面。如果轮子104的个数为3，则通过各轮子104与线圈架内腔接触，能够防止磁铁盒105的旋转过程中上下振动。

轮子104也需要具有支持磁铁盒106和齿轮105的重量的强度。而且，在磁铁盒105高速旋转时，轮子104也高速旋转。因此，优选轮子104尽可能地轻量，以便能够高速旋转。因此，轮子104由例如金属(例如铝)形成。

在水空两用交通工具飞行过程中，为了使磁铁形在线圈架102内的中稳定旋转，优选在磁铁保持架105的下面，左面和右面分别均匀设置多个轮子104，在环形齿轮的上面也均匀设置多个轮子104。

N个线线圈101均匀等间隔缠绕于线圈架102上。线圈101的线材、匝数没有特别限定。此外，线圈架102起到以下作用：作为用于将能量转换装置设置于机架32内的形环凹槽中，以在水空两用交通工具飞行过程中，将电动机输出的动能转换为电能。

磁铁盒105的截面为矩形或者圆形。而且机架的环形凹槽的截面也是矩形或者圆形。由于线圈架102的截面也为矩形或者圆形，因此能够尽可能地缩短磁铁盒105与线圈101之间的距离。由此，能够抑制线圈101与永久磁铁107之间的磁耦合力的降低。

图3中示出了5个线圈101。但是，线圈101的个数只要是最低1个即可，没有特别限定。线圈101的个数为多个时，优选这些多个线圈在由线圈架规定的圆周上以等角度配置。

图3到图4中，由发动机600驱动齿轮机构400运动时，齿轮机构400透过线圈架102上的窗部与环形齿轮105啮合而驱动环形齿轮旋转，环形齿轮带动磁铁保持在线圈架102中的空腔旋转，由于本发明所设置的磁铁为呈N极性、S极性、S极性、N极性，…布置，如此在磁铁在线圈中旋转时，在每个线圈中产生了交变的旋转磁场所，从而在线圈中产生了电能。下面结合附图5-6描述本发明的动力装置。

图5是发明提供的水空两用交通工具的动力装置的示意图，如图5所示，根据本发明一个实施例，水空两用交通工具的能源装置100产生的电能经整流器300整流成直流电，而后经充电器500充入到蓄电池E1中，利用蓄电E1给予三个电机，如电机200A、电机200B和电机200C及其它用电设备提供电能。根据本发明一个实施例，为防止蓄电池给充电器倒提供电能，在充电器的正电源输出端和蓄电池的正极端之间设置了一个二极管D1，二极管D1的正极连接于充电器500的正电源输出端，负极连接于畜电池E1的正极。充电器500的公共端连接于畜电池的负极端。在蓄电池E1通过二极管D1向电机提供电能。根据本发明一个实施例，水空两用交通工具的桨叶由三个电机驱动，每个电机的转速由电机控制单元根据指令来控制。

根据本发明一个实施例，电动机包括外壳、置于外壳内的定子和转子，所述定子上设置驱动绕组线圈U1、V1和W1、控制绕组线圈U2、V2和W2和能量回收绕组线圈U3、V3和W3，驱动绕组线圈U1、V1和W1和控制绕组线圈U2、V2和W2为电动机绕组线圈，它们的每一项分别同槽设置，驱动绕组线圈U1、V1和W1和能量回收绕组线圈U3、V3和W3分别交错设置，如图6所示。电机还包括与转子的轴一同旋转的速度编码器VS1和整流编码器CD1，电机控制单元（CON1、CON2或者CON3）包括电机驱动器DR1，还包括极性控制单元PC1、速度控制单元VC1以及脉宽调制控制单元PWM1，电机驱动器DR1为响应于控制信号而进行开关控制的半导体装置，以将电力传输到驱动绕组。在这里，由于电机驱动单元DR1设置成向定子的定子绕组供应直流电，因此其结构可以根据电动机的类型(定子绕组的相数)而改变。

极性控制单元PC1接收来自电机的整流编码器CD1的光传感器信号，并向电机驱动单元DR1发送用于控制驱动线圈的控制信号，从而使转子旋转。速度控制单元VC1接收来自电机的速度编码器的编码器VS1信号，并向脉宽调制控制单元PWM1发送速度控制信号。电机控制单元还包括直流整流器H1，该直流整流器对从电机的能量回收绕组（发电机线圈）产生的交流电进行整流并产生脉动直流电，所述直流电经滤波器C1 滤波产生直流电。电机控制单元还包括极性控制单元PC2、速度控制单元VC2以及脉宽调制控制单元PWM2，极性控制单元PC2接收来自电动机的整流编码器CD1的光传感器信号，并向电机驱动单元DR2发送用于驱动控制线圈的控制信号，从而控制转子的旋转。速度控制单元VC2接收来自电机的速度编码器的编码器VS2信号，并向脉宽调制控制单元PWM2发送速度控制信号。水空两用交通工具的飞行控制器根据发送的指令向脉宽调制控制单元PWM1和脉宽调制控制单元PWM2发送转速的控制信号。脉宽调制控制单元PWM1和脉宽调制控制单元PWM2分别向电机驱动器DR1和电机驱动器DR2发送用于根据控制信号对电机的转速进行控制的PWM信号。

根据本发明一个实施例，电机的定子还包括多个彼此叠置的环形硅片、多个部分能量回收绕组槽、多个驱动绕组（电动机绕组）槽、多个磁通分割槽、多个抵消消除槽、缠绕在相应能量回收绕组槽周围的多个能量回收绕组、以及缠绕在相应驱动绕绕组槽周围的多个驱动绕组和控制绕组。

电动机绕组用作通过接收来电机电路的电力而使转子旋转的电动机。部分能量回收绕组用作利用由转子旋转感应出的电流而产生电力。 在该实施例中，绕组槽和绕组的总数是6，被分在3个区域中。沿定子周向按如下方式布置U1/U2、U3、V1/V2、V3、W1/W2、W3。 驱动绕组被连接到电机驱动器DR1，控制绕组被连接到电机驱动器DR2。控制绕组被连接到相应的直流整流器CH1。 当各个相的绕组并联缠绕时，这些绕组通过相位和极性进行分布和缠绕并连接到相应的导线上，彼此之间没有任何连接。

此外，由于在电动机绕组槽与能量回收绕组槽之间设有宽度均等相对较窄的磁通分割槽，因此磁通被分割，从而阻断了可供电动机绕组的磁通流向部分能量回收绕组的路径，使得电动机绕组的磁通只可流向定子的磁场，从而使电动机能更有效地驱动。此外，磁通分割槽使电动机绕组槽周围的励磁宽度保持不变，从而使电动机绕组槽可以在驱动期间不影响相邻绕组槽或不受相邻绕组槽影响地进行操作。

在能量回收绕组槽与相邻能量回收绕组槽之间设有宽度均等且相对较窄的抵消消除槽，以消除磁通相抵，从而提高了发电效率。

转子包括多个彼此叠置的硅片以及多个平坦的永磁体，这些永磁体沿径向埋设在叠置的硅片中。就此而言，永磁体被设计成具有强磁力，以致于可形成相对较宽的磁场表面，因此可使磁通聚集在该磁场表面上，增大磁场表面的磁通密度。转子的极数根据定子的极数而定。

下面详细介绍转子，三个永磁体等距离地彼此间隔开并埋设在叠置的圆形硅片中，且极性呈N极性和S极交错布置的。在叠置的圆形硅片的中心上设有非磁芯，以支撑永磁体和硅片，并且穿过非磁芯的中心设有轴。永磁体形成为平坦形状，并且在永磁体之间形成有空置空间。

使用永磁体的电动机被设计成具有通过转子的被动能量和定子的主动能量相结合而形成的旋转力。为了实现电动机中的超效率，增强转子的被动能量是非常重要的。因此，在本实施例中使用“钕(钕、铁、硼)”磁体。这些磁体增大了磁场表面并使磁通能聚集到转子的磁场上，从而增大了磁场的磁通密度。

与此同时，设置整流编码器和速度编码器来控制电机的旋转。整流编码器CD1和速度编码器VS1被安装在电动机主体外壳的外侧凹部上，以与转子的旋转轴一同旋转。

本发明提供的水空两用交通工具的动力部分，将柴油发动机输出的动能转换为电能以提供给水空两用交通工具的电动机中，在电动机中由于在定子上设置了能量回收绕组，在水空两用交通工具运行的过程中收集了部分能量，该收集的能量施加到控制绕组，以改变施加于驱动绕组中的电力，从而节省了能量，如此可延长水空两用交通工具的工作时间。

下面结合图7-9来描述本详细描述水空两用交通工具载控制系统中的通信子系统。

图7是本发明提供水空两用交通工具通信子系统射频部分的组成框图，如图7所示，水空两用交通工具通信子系统射频率部分包括发射器、接收器、频率合成器801、频率源829和PN码产生器828，所述发射器包括射频调制器（调制器）805，其用于将待发送的数据调制到由频率合成器801产生的第一频率信号上，所述频率合成器801根据所述控制器828产生的控制信号将频率源产生的频率合成不同的频率，所述接收器包括混频器808，所述混频器808用于将小信号放大器809放大的信号与频率合成器801所产生的第二频率信号进行混频从而解调出发送端所发送的数据。射频部分还还包括双工器806和天线804，所述功放807和小信号放器器809通过双工器连接于天线804。

根据一个实施例，频率合成器801包括倍频器825、倍频器827、倍频器820、第一移相器824、移相器823、移相器830、乘法器821、乘法器822和加法器826，其中，倍频器825用于对频率源提供的信号进行W倍频得到第一信号；移相器824用于对第一信号进行90度移相得到与第一信号相互正交的第二信号；倍频器827用于对频率源提供的信号进行P倍倍频得到第三信号；移相器823用于对第三信号进行90度移相得到与第三信号相互正交的第四信号；乘法器用821于对第二信号和第四信号进行相乘，并提供给加法器；乘法器822用于对第一信号和第三信号进行相乘，并提供给加法器；加法器826对乘法器821和乘法器822提供的信号进行加法运算，而后提供给倍频器820进行P倍频从而得到第一频率信号，所述加法器826的输出信号经移相器830移相后得到第二频率信号。

本发明提供的通信子系统由于具有上述构成，因此，其可以利用一个频率源产生由控制器828控制的载频，因此大大提高了通信的保密性和抗干扰性，同时减小了控制系统的体积。

图8是本发明提供的频率源的组成框图，如图8所示，本发明提供的频率源829包括：晶体振荡器、分别比为K的分频器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器VCO和分别比为N的分频器，其中，晶体振荡器用于产生固定频率信号并提供给分频器，分频器对晶体振荡器进行分频并提供给鉴相器；VCO根据参考Vf和低通滤波器提供的电压产生压控振荡信号，并经分频器分频而后提供的鉴相器，鉴相器比较分频器和分频器提供的信号的相位并经低通滤波器LPF滤除高频从而产生电压信号，该电压信号与Vf叠加以进一步控制VCO产生的频率信号。

图9是本发明提供的发射器中高频功率放大器（功放）的电路图，如图9所示，本发明提供的高频功率放大电路包括高频信号输入端IN、输入匹配网络、放大器、输出匹配网络、高频信号输出端OUT及偏置电路，放大器由高功放管T44组成，高频信号输入端IN经输入匹配网络300进行阻抗匹配，而将信号输入到高功放管T44的基极，高功放管T44的集电极输出的信号经输出匹配网络与天线回路进行阻抗匹配而后将信号输入到天线回路，偏置电路由晶体管T43、T45、电阻46和电阻R47组成，晶体管T43基极依次经电阻45和电阻R41连接于控制电压Vcon，晶体管T43的集电极连接于电源Vcc1，发射极经电阻R47给高功放管T44的基极提供电流，晶体管T43的发射极连接于晶体管T45集电极。晶体管T45的发射极接地，基极经电阻R46连接于其极电极。

优选地，高频功率放大电路还包括温度补偿电路，温度补偿电路包括晶体管T41、晶体管T42、电阻R42、电阻R43和电阻R44，其中，晶体管T42的基极连接于电阻R42的第一端，电阻R42的第二端连接于电阻R41的第一端，电阻R41的第二端连接于控制电压Vcon，电阻R41的第一端同时连接于晶体管T41的集电极；晶体管T42集电极经电阻R43连接于电源Vcc1，发射极经电阻R44连接于地，并连接于晶体管T41的基极；晶体管T41的发射极接地，集电极连接于电组R41的第一端。本发明由于采用了如此结构的温度补偿电路，使得高频功率放大电路的温度补偿能力大大提高。

本发明中，在左右两侧方向的气囊均设置有探测头，分别连接于左气囊着水检测装置421和右气囊着水检测装置422，它们的结构相同，以面结合附图10详细说明。

图10是本发明提供的水空两用交通工具的着水检测装置的电路图，如图10所示，所述着水检测装置包括：两个探测头pr1和pr2、比较器、电压跟随器和处理器，其中，比较器包括第第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运算放大器IC1，第一电阻R1和第二电阻R2相串联并连接于电源VC和地之间，其连接节点连接于运算放大器IC的反相端，两个探测头pr1和pr2分别连接于地和第一电阻R1与第二电阻R2的连接节点，因此，施加于运算放大器IC1的反相端的电压为：；第三电阻R3和第四电阻R4相串联并连接于电源VC和地之间，其连接节点连接于运算放大器IC1的同相端用于给运算放大器提供比较电压，因此，施加于运算放大器IC1的同相端的电压为；运算放大器IC1的输出端经电压跟随器IC2连接于处理器的一个输入端。每个探测头包括能与气囊的外型相匹配的绝缘外壳和设置在外壳内并至少露出部分可电性导通的导体，当将两个探测头分别贴附于气囊的下部时，探测头的导体部分相隔一间隙。当水空两用交通工具的至少一个气囊下部浸入水中时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性相连，从而使，运算放大器IC1的输出端输出高电平，其通过电压跟随器IC2给处理器405的一个输入端提供一个高电平，处理器检测到该高电平时，判断出至少其中一个气囊着水，因此可给飞控器提供指令，使电机支架轴旋转，从而使水空两用交通工具沿水现向前行驶；向前当水空两用交通工具的两个气囊离开水面时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性断开，从而使，运算放大器IC1的输出端输出低电平，其通过电压跟随器IC2给处理器405的一个输入端提供一个低电平，处理器检测到该低电平时，判断出两个气囊离开水面，因此可给飞控器提供指令，使电机支架轴旋转，从而使水空两用交通工具向上或者向前行驶。根据一个实施例，探测头的导体部分为石墨，如此可提高探测头的耐腐蚀性。

以上结合附图描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种水空两用交通工具的控制系统，水空两用交通工具至少包括飞行器和设置飞行器下的至少两个气囊，其特征在于，所述控制系统至少包括着水检测装置，所述着水检测装置包括：两个探测头、比较器、电压跟随器和处理器，其中，比较器包括第第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，第一电阻和第二电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的反相端，两个探测头分别连接于地和第一电阻与第二电阻的连接节点；第三电阻和第四电阻相串联并连接于电源和地之间，其连接节点连接于运算放大器的同相端用于给运算放大器提供比较电压；运算放大器的输出端经电压跟随器连接于处理器的一个输入端。

2.根据权利要求1所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，每个探测头包括能与气囊的外型相匹配的绝缘外壳和设置在外壳内并至少露出部分可电性导通的导体，当将两个探测头分别贴附于气囊的下部时，探测头的导体部分相隔一间隙。

3.根据权利要求2所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，当水空两用交通工具的至少一个气囊下部浸入水中时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性相连；当水空两用交通工具的两个气囊离开水面时，贴附于同一气囊的下部的两个探测头的导体部分电性断开。

4.根据权利要求3所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，飞行器的两侧翼的前方分别设置有第一电动机支架和第二电动机支架，所述第一电动机和第二电动机分别用于驱动第一旋翼和第二旋翼旋转，所述第一电动机支架和第二电动机支架设置在第一电机支架轴上；第一电机支架轴由第一步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第一旋翼和第二旋翼旋转的侧倾角。

5.根据权利要求4所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，飞行器的机身靠近尾翼的地方设置有涵道，涵道内设置有第三电动机支架，所述第三电动机用于驱动第三旋翼，所述第三电动机支架设置在第二电机支架轴上；第二电机支架轴由第二步进电机通过运行机构驱动旋转，从而改变第三旋翼旋转的侧倾角。

6.根据权利要求5所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，还包括通信子系统，所述通信子系统至少包括功率放大器，所述功率放大器至少包括温度补偿电路。

7.根据权利要求6所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，电动机包括外壳、置于外壳内的定子和转子，所述定子上设置有驱动绕组线圈、能量回收绕组线圈、和控制绕组线圈，驱动绕组线圈和控制绕组线圈的每一项分别同槽设置，驱动绕组线圈和能量回收绕组线圈分别交错设置。

8.根据权利要求7所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，气囊从外到内依次为抗老化层和橡胶层。

9.根据权利要求1-8任一所述的水空两用交通工具的控制系统，其特征在于，探测头的导体部分为石墨。