CN207753725U - 一种无人机无线信号的延时测算系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机无线信号延时测算系统，其包括：无人机、发射机、接收机、遥控器、多通道示波器，在无人机和发射机的信号传输通道中设置第一监测点，在接收机和遥控器的信号传输通道中设置第二监测点，多通道示波器的第一通道通过该第一监测点获取第一波形，多通道示波器的第二通道通过该第二监测点获取第二波形，根据该第一波形和第二波形获取所述无人机的无线信号的延时。本实用新型可以提高无人机无线信号的延时测算精度，从而实现对无人机的良好平滑的控制，避免无人机失控的情况发生。

Description

一种无人机无线信号的延时测算系统

技术领域

本实用新型涉及一种无人机无线信号的延时测算系统，尤其是涉及一种在无人机领域的无线信号传输过程中的延时的测算方法和系统。

背景技术

在无人机的应用领域中，控制的数据信息是非常重要并且敏感的参数，实际的应用需求通过遥控器的控制要能够实现10ms以内的数据精准发送才可以对于无人机有良好平滑的控制，如果出现不稳定或者数据延时过大，那么很容易导致无人机失控。

然而，无人机的数据信号的发射或者控制信号的发射普遍存在着延时。当无人机的单片机发射比如位置信号等数据信号给遥控器时，无人机首先发射数据信号给发射机，这些数据信号需要通过发射机以无线方式发射给接收机，再通过接收机发射给遥控器进行接收。反过来，当遥控器发射控制信号给无人机的时候，遥控器首先发射控制信号给接收机，控制信号需要通过接收机以无线方式发射给发射机，再通过发射机发射给无人机进行接收。不论是哪一个过程，从无人机发射数据信号给发射机到数据信号最终被遥控器接收，或者从遥控器发射控制信号给接收机到控制信号最终被无人机接收，在无线信号非常环境中，无线传输很容易受到当前的外界干扰而导致当前的延时随时间变化较大。这种信号的延迟都将导致无人机的控制精度难以保证在所需的精度范围之内。因此，在无人机领域，其无线传输控制数据的延时测算一直是行业内非常头痛的问题。

而且，控制信号领域的现有的延时测试方法不适用于无人机的控制信号的延时测试。控制信号行业的经验测试都是通过理论去计算时间或者系统通过代码来实现信号的延时测算，但是带来的问题是代码很容易影响到数据的测试，同时测试代码和最终量产产品的代码有着千差万别，比如在10ms以内的精准计算中，任何一个系统的延时都可能对于当前的测试带来非常大的影响。因此，这种通过理论来计算时间或者通过代码的方式来对信号的延时进行测算的方法，都不能满足无人机控制领域的高要求。

因此，存在这样的需求，需要一种能够准确的测算当前无线信号的延时的方法和系统，从而可以获取量化的延时数据，提高无人机无线信号的延时测算精度，根据测试的数据来引导当前的数据的传输，甚至提前预判实现数据的优化，最终实现精准控制，引导当前的产品的完善和优化，实现对无人机的良好平滑的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决无人机控制信号在无线传输中产生的延时的测算精度问题，提供一种能够提高无人机控制信号的延时测算精度的系统。

本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：一种无人机无线信号延时测算系统，其特征在于，包括：无人机、发射机、接收机、遥控器、多通道示波器；其中，无人机的单片机与发射机之间存在信号传输通道，发射机和接收机通过无线实现组网，发射机和接收机之间存在信号传输通道，接收机和遥控器之间存在信号传输通道；所述遥控器用于控制无人机执行动作；在无人机和发射机的信号传输通道中设置第一监测点，在接收机和遥控器的信号传输通道中设置第二监测点；所述多通道示波器的第一通道通过该第一监测点获取第一波形，所述多通道示波器的第二通道通过该第二监测点获取第二波形，所述多通道示波器用于根据该第一波形和第二波形获取所述无人机的无线信号的延时。

进一步的，所述多通道示波器还用于当所述无人机的单片机发送数据信号至所述发射机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第一通道监听所述数据信号并获取所述第一波形；所述多通道示波器还用于当所述接收机收到数据之后通过数据通信接口输出对应的数字信号时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第二通道监听所述数据信号并获取所述第二波形；所述多通道示波器具备屏幕，该屏幕用于展示所述第一波形和所述第二波形。

进一步的，所述多通道示波器还用于当所述遥控器发送数据信号至所述接收机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第二通道监听所述数据信号并获取所述第二波形；所述多通道示波器还用于当所述发射机收到数据之后通过数据通信接口发送信号给所述无人机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第一通道监听所述数据信号并获取所述第一波形；所述多通道示波器具备屏幕，该屏幕用于展示所述第一波形和所述第二波形。

进一步的，所述数据通信接口为UART接口、I2C总线、SPI接口或者USB。

本实用新型的有益效果在于：可以提高无人机无线信号的延时测算精度，从而可以满足无人机控制的高要求，实现对无人机的良好平滑的控制，避免无人机失控的情况发生。

附图说明

图1是本实用新型的无人机无线信号延时测算系统。

图2是本实用新型的无人机无线信号延时测算方法。

图3是本实用新型的无人机无线信号在无线传输过程中的第一波形和第二波形的延时计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，本实用新型的无人机无线信号延时测算系统包括无人机101、发射机102、接收机103、遥控器104、示波器105。其中，示波器105为具备至少两个通道的多通道示波器。

上电之后使用发射机102和接收机103，通过无线实现组网，并能够通过无人机101的单片机通过数据通信接口发送信号实现数据的收发。其中，数据通信接口可以选择为串口数据接口(UART接口)、两线式串行总线(I2C总线)、串行外设接口(SPI接口)、USB等等类似的串行数据信号接口。本实施例选择通过单片机通过串口数据接口(UART接口)发送TTL信号实现串口数据的收发，同时通过多通道示波器105监测当前的信号变化。圆圈111和圆圈112处为数据信号的监测点，即，在无人机101和发射机102的信号传输通道两端或中间的位置设置第一监测点，在接收机103和遥控器104的信号传输通道两端或中间的位置设置第二监测点。多通道示波器105接收无人机101的单片机发送到发射机102、或者发射机102发送到无人机101的单片机的第一波形301，和接收机103或者遥控器104发出的第二波形302，并通过自动抓包模式，将检测到的第一波形301和第二波形302显示在多通道示波器105的屏幕上(如图3的范例所示)。调整示波器105的时间轴，使信号波形在多通道示波器105的屏幕上能够显示准确清晰的对比信号图，通过调取示波器105内部的信号光标移动到信号起始变化的位置，即可精准的计算出当前的时间差，也即是信号传输的时间差或者叫做数据传输的延时。

信号传输包括两个传输方向。第一传输方向是由无人机101的单片机至遥控器104。具体的过程是：无人机101的单片机发送串行数据信号，发送的同时通过示波器105第一通道监听数据，此时示波器105处于监听模式。发射机102收到的无人机101给出的控制数据信号，马上通过无线信号传送出去给接收机103。接收机103收到数据之后通过串行数字接口直接输出对应的数字信号，通过示波器105获取对应的数字波形图，在示波器105的第二通道展示出来。最终的控制信号直接传送给要控制做对应的动作指示。

第二传输方向是由遥控器104发送信号至无人机101的单片机。具体过程是：遥控器104的单片机发送串行数字信号发送数据给接收机103，接收机103收到数据发送给发射机102，发射机102解析之后通过串行数字接口发送给无人机101的单片机控制核心。无人机101执行对应的动作。

也可以将该延时测算系统的无人机101替换为电脑，该电脑用于模拟无人机101的单片机的功能，则可以形成延时测算电脑模拟测试系统。类似的，电脑通过数据通信接口发送信号实现数据的收发。经过与上述延时测算系统同样的操作，可以获得数据传输的延时，从而可以通过该模拟测试来检验该延时测算系统的准确性。

图2是本实用新型的无人机无线信号延时测算方法，使用如图1所示的无人机无线信号延时测算系统来进行延时测算。图3是本实用新型的无人机无线信号在传输过程中的第一波形和第二波形的延时计算示意图。

本实用新型的无人机无线信号延时测算方法包括如下步骤：

步骤S201，使用多通道示波器105的第一通道监听无人机101的单片机发送给发射机102的串行数据信号，从而接收第一波形301。

步骤S202，发射机102收到的无人机101的单片机发送的串行数据信号，通过无线方式传送给接收机103。

步骤S203，接收机103收到数据之后通过串行数字接口输出数字信号，使用示波器105的第二通道监听接收机103所输出的信号，从而接收第二波形302。

步骤S204，多通道示波器105将检测到的第一波形301和第二波形302显示在多通道示波器105的屏幕上(如图3的范例所示)，并通过示波器105计算出数据传输延时。具体的，调整示波器105的时间轴，使信号波形在多通道示波器105的屏幕上能够显示准确清晰的对比信号图，通过调取示波器105内部的信号光标移动到信号起始变化的位置，即可精准的计算出当前的时间差，也即是信号传输的时间差或者叫做数据传输的延时。

如图3的范例所示，选择第一波形301的信号波形的第一个下降沿，也就是起始信号波形点。第一通道所接收的第一波形301为发射机102输入的信号波形。接收机103接收到信号之后，通过接收机103的串行输出接口输出信号，此时信号被示波器105的第二通道侦测到。再选择第二波形302的信号波形的第一个下降沿，第二波形302为接收机103输出的信号波形。通过时间轴的信息计算，可以算出对应的数据在整个系统中的传输带来的延时时间为8ms。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。本实用新型实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机无线信号的延时测算系统，其特征在于，包括：

无人机、发射机、接收机、遥控器、多通道示波器；

其中，无人机的单片机与发射机之间存在信号传输通道，发射机和接收机通过无线实现组网，发射机和接收机之间存在信号传输通道，接收机和遥控器之间存在信号传输通道；

所述遥控器用于控制无人机执行动作；

在无人机和发射机的信号传输通道中设置第一监测点，在接收机和遥控器的信号传输通道中设置第二监测点；

所述多通道示波器的第一通道通过该第一监测点获取第一波形，所述多通道示波器的第二通道通过该第二监测点获取第二波形，所述多通道示波器用于根据该第一波形和第二波形获取所述无人机的无线信号的延时。

2.根据权利要求1所述的无人机无线信号的延时测算系统，其特征在于：

所述多通道示波器还用于当所述无人机的单片机发送数据信号至所述发射机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第一通道监听所述数据信号并获取所述第一波形；所述多通道示波器还用于当所述接收机收到数据之后通过数据通信接口输出对应的数字信号时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第二通道监听所述数据信号并获取所述第二波形；

所述多通道示波器具备屏幕，该屏幕用于展示所述第一波形和所述第二波形。

3.根据权利要求1所述的无人机无线信号的延时测算系统，其特征在于：

所述多通道示波器还用于当所述遥控器发送数据信号至所述接收机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第二通道监听所述数据信号并获取所述第二波形；所述多通道示波器还用于当所述发射机收到数据之后通过数据通信接口发送信号给所述无人机时，所述多通道示波器处于监听模式，用于通过所述第一通道监听所述数据信号并获取所述第一波形；

所述多通道示波器具备屏幕，该屏幕用于展示所述第一波形和所述第二波形。

4.根据权利要求2或3所述的无人机无线信号的延时测算系统，其特征在于：

所述数据通信接口为UART接口、I2C总线、SPI接口或者USB。