TWI636674B - 通訊系統、傳送器、接收器及通訊方法 - Google Patents

通訊系統、傳送器、接收器及通訊方法 Download PDF

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Abstract

提供一種通訊系統，以便在持續地進行操縱時可靠地變更在待操縱本體10上所安裝之操作物件之控制參數。此通訊系統具有傳送器1及接收器11，用於反覆傳送具有複數條通道之操縱信號的訊框。傳送器在一個訊框內之第一空通道中儲存特定操作物件之控制參數之識別資料，並且在第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料，以連同其它通道之操縱資料進行傳送。由於識別資料與特性資料係連同控制資料在相同時間傳送，因此可在操作物件操縱期間變更控制參數。由於特性資料與識別資料係作為一對在相同訊框中傳送，因此在收到至少該一個訊框時，可變更控制參數之設定。

Description

通訊系統、傳送器、接收器及通訊方法
本發明係關於用於遠端控制諸如移動體(像是直升機、飛機、汽車、船、或無人操作的工業機器)之待操縱本體之通訊系統、用於該通訊系統之傳送與接收器、以及此通訊系統及類似者中之通訊方法，並且更尤其關於當持續地進行操縱時可靠地變更對待操縱本體上所安裝之操作物件的控制特性進行定義之控制參數的通訊方法。
以下專利文件1中所揭示之一種模型收發器系統之接收器係針對各通道接收自傳送器發送之與複數個操作者之操作量相對應之信號，並且設有第一數位終端(自此第一數位終端以串列控制資料格式輸出所接收信號)、連接至該第一數位終端之第二數位終端、基於輸入至該第二數位終端之信號而藉由PWM來控制之伺服機、以及用來就諸如馬達之待操作裝置產生驅動控制信號之驅動單元。該第一數位終端與該第二數位終端係藉由單一數位通訊線路來連接，而且各通道之控制資料係以串列式排列，並且利用此數位通訊線路來進行通訊。根據此發明， 僅一條操作信號通訊線路便已足夠，而且據說可以在不關閉電源供應器的情況下即時變更任意參數之值。
[引證資料清單] [專利文件]
專利文件1：日本未審公開專利第2014-230715號
在專利文件1中所揭示之模型收發器系統中，特性相關資料(參數)係透過複數個訊框分時循序傳送。也就是說，在傳送側上，指出特性資料之標頭是在第一訊框中發送、指出特性資料之值的資料是在下一個訊框中發送，接收側循序接收該標頭及該資料，並且緩衝某一資料量(請參閱專利文件1之第0039段或類似者)。一般而言，在模型收發器系統中，係將可容許之預定尺寸分配給控制信號之脈寬以供控制正常伺服機之用。然而，如以上所述，當某一參數之資料將於不同訊框中傳送時，為了區別標頭與該資料，必需將與用於伺服機之可容許的尺寸集合不同的尺寸指定給這些參數之資料，這在與習知系統的親和性方面會造成問題，從而會有涉及此參數之標頭及資料可能辨識不正確的問題。
還有，除非利用此一方法連續地適當接收包括標頭之訊框及包括資料之訊框的兩個訊框，否則不能取得參數。在使用2.4GHz波段無線電波的情況下，於複 數個無線電波同時發射的環境(如模型車賽)中，諸傳送無線電波之頻率重疊的可能性變高，並且足以想到無法連續地適當收到標頭與資料之兩個訊框。
已研創本發明以解決上述相關技術的問題，而且本發明之一目的在於可靠地變更訂定待操縱本體上安裝之操作物件在持續操縱時其操縱特性的控制參數。
一種根據第一態樣之通訊系統，其包括：傳送器，設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各該通道內儲存有該操作物件之對應控制資料；以及接收器，連接至該操作物件並接收該操縱信號，其中於該傳送器，在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，在未分配給該特定操作物件之第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料，以及傳送該操縱信號。
一種根據本發明之第二態樣之傳送器係設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，其中在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，以及其中在未分配給該特定操作物件之第二空通道中儲存該特定操作 物件之該控制參數之特性資料，以及傳送該操縱信號。
一種根據本發明之第三態樣之接收器係設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆接收具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，其中在接收到該操縱信號之該一個訊框時，便根據未分配給特定操作物件之第一空通道中所儲存之該特定操作物件之控制參數之識別資料來指定該特定操作物件，以及其中根據未分配給該特定操作物件之第二空通道中所儲存之該特定操作物件之該控制參數之特性資料來重寫該特定操作物件之該控制參數。
一種根據本發明之第四態樣之方法，其為一種使用傳送器及接收器之方法，該傳送器係設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，而該接收器係連接至該操作物件並接收該操縱信號，該方法包括該傳送器在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，並且在未分配給該特定操作物件之第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料；以及當接收該操縱信號之該一個訊框時，該接收器根據該第一空通道中所儲存之該識別資料來指定該特定操作物件，並且根據該第二空通道中所儲存之該特性資料來重寫該特定操作物件之該控制參 數。
根據本發明，使用操縱信號之一個訊框中所包括之至少兩條空通道，其中一條儲存特定操作物件之控制參數之鑑別資料，而另一條儲存參數之特性資料，而操縱信號之一個訊框是與操縱資料同時傳送。有鑑於此，首先，與操縱資料同時傳送控制參數之識別資料及特性資料，因此可變更控制參數之設定，以便在待操縱本體操縱期間變更操縱特性。其次，由於控制參數之特性資料及識別資料組成一對並在操縱信號之一個訊框中傳送，故若收到操縱信號之至少一個訊框，則有可能變更所接收操縱信號中含有之控制參數之設定，而沒有「除非連續收到複數個訊框，否則無法變更參數的設定」的缺點，而且即使是在有諸頻帶彼此重疊之複數個被傳送之無線電波的環境中，仍然能可靠地變更待操縱本體之裝置之控制參數。
1‧‧‧傳送器
7、34‧‧‧天線
10‧‧‧待操縱本體
11、11a‧‧‧接收器
21、31、31a‧‧‧控制單元
22、32‧‧‧記憶體
23‧‧‧傳送單元
24、33‧‧‧接收單元
25‧‧‧組合/配送單元
26‧‧‧顯示單元
27‧‧‧操作單元
ESC‧‧‧作為操作物件或特定操作物件之電動速度 控制器
SM‧‧‧伺服馬達
PM‧‧‧功率馬達
第1圖根據第一具體實施例，是傳送器的功能方塊圖；第2圖是圖解，展示第一具體實施例中操縱信號之資料結構之實施例；第3圖是第一具體實施例中接收器及操作物件的功能方塊圖；以及第4圖是第二具體實施例中接收器及操作物件的功能方塊圖。
根據本發明之第一具體實施例之通訊系統將會參照第1至3圖作說明。第1圖展示本具體實施例之無線電控制傳送器1(在下文中稱為傳送器1)之系統組態之一實施例。此圖中所示之傳送器1具有控制單元21、記憶體22、傳送單元23、接收單元24、組合/配送單元25、顯示單元26、以及操作單元27。
控制單元21舉例而言，是由CPU、RAM及類似者所製成，並且根據記憶體22中所儲存之程式來執行傳送器1中需要的控制處理。在這種情況下，舉例而言，記憶體22表示對應於控制單元21所用之輔助儲存裝置之一部分，並且除了上述程式以外，還儲存各種設定資料及類似者。
根據控制單元21之控制，傳送單元23根據下文待述之預定通訊方法來調變待傳送之資料，並且輸出已調變資料至組合/配送單元25作為操縱信號。操縱信號包括待傳送至待操縱本體10(第3圖所示)之操縱資料，在本具體實施例之傳送器1中，可任意變更操作者所任意指定的特定操作物件，即特定裝置之控制參數，而且還可在操縱信號中包括並傳送將用於變更參數設定之資料。在本文中要注意的是，操作物件或裝置意謂著，安裝於待操縱本體上且可接收發送自外部之信號以控制待操縱本體之裝置，特別的是，可變更並且設定參數者，此等參數係用於調整、變更或設定控制功能之資料集。由操作者任意指定 以設定/變更參數等之特定操作物件亦稱為「特定操作物件」。下文將會說明操作物件或特定操作物件之特定實施例。
組合/配送單元25將自傳送單元23輸入之操縱信號輸出至天線7側。結果，自天線7傳送對應於預定通訊方法之操縱信號作為無線電波。
天線7所接收作為無線電波之信號係輸入至組合/配送單元25。組合/配送單元25將自天線7輸入之信號輸出至接收單元24。
接收單元24對輸入之所接收信號執行所需的解調變處理、提取所接收資料、以及將此資料傳遞至控制單元21。控制單元21對收到之所接收資料執行所需處理。
顯示單元26係由預定顯示裝置所組成，並且根據控制單元21之顯示控制來驅動，藉此可顯示用於即時控制待操縱本體所必需的資料。再者，在本具體實施例之傳送器1中，由於操作者所任意指定之特定操作物件之控制參數可變更設定，因此可指定顯示單元26上的設定變更項目，並且在進行此設定變更時輸入所欲設定值。
操作單元27是用以集體展示傳送器1中所提供之各個操作者，諸如遙桿、控制桿、按鈕等。當進行與形成操作單元27之操作構件有關之操作時，對應於此操作之操縱信號乃係輸入至控制單元21。控制單元21根據此輸入之操縱信號來適當地執行所需的處理。
第2圖展示操縱信號之資料結構之一實施例，此操縱信號為本具體實施例之傳送器1所傳送之數位信號。第2圖示意性展示操縱信號之一個訊框之結構。在本具體實施例中，傳送器1反覆傳送一個訊框之資料作為操縱信號。操縱信號之資料在前導SYNC(同步碼)之後，依序具有傳送器ID、通道資料、及錯誤碼。
SYNC是要作為此訊框單元之操縱信號之資料中的同步化符碼，並且是由具有預定位元數之預定位元型樣所製成。在傳送器ID中，根據該預定位元數儲存附接至傳送操縱信號之傳送器1的ID(識別碼)。
在通道資料中，針對各通道儲存控制量之資料(控制資料)。在這裡，通道並非意指不同頻帶之劃分，而是在無線電通訊的技術領域中一般性地意味著不同的待控制的操作物件(其為待操縱本體之操作物件)，以及在操縱信號中與各操作物件相對應之訊槽或儲存於該訊槽中之個別資料，此意義亦適用於本說明書。因此，當操縱信號之一個訊框中提供複數個訊槽時，此等訊槽有一部分係依數目之順序分配予通道，並且儲存對應操作物件之控制資料。
舉例而言，如第2圖所示，假設傳送器1可處置之最大通道數目是八，則通道資料包括如第2圖所示循序排列之CH1至CH8的個別通道資料。這些個別通道資料各具有相同的固定長度位元數，並且控制值或類似者是藉由位元值來指出。
舉例而言，就通道資料上之錯誤偵檢及錯誤校正而新增錯誤碼。
根據傳送器1，當操作操作單元27(例如，遙桿)並將操縱信號輸入至控制單元21時，控制單元21計算對應於操縱信號之控制資料。接著，控制單元21將此控制資料儲存在操縱信號之對應通道中，並且自天線7傳送出去。此控制操作以預定週期反覆進行。
另外，根據傳送器1，在一個訊框操縱信號中有二或更多條通道未指派給特定操作物件的情況下，可在持續進行操縱時執行操作者所期望之特定操作物件變更之控制參數之設定之變更操作。也就是說，操作者可在顯示單元26上檢視顯示時對操作單元27進行操作、指定特定操作物件之特定參數(類型)、以及輸入設定值(值)。因此，第一空通道中儲存特定操作物件之任意控制參數之識別資料(控制參數之類型)，而第二空通道中儲存特定操作物件之控制參數之特性資料(控制參數之值)。接著，控制單元21在操縱信號之一個訊框中與操縱資料同時傳送這些控制參數之識別資料及特性資料。
如以上所述，在第一具體實施例之傳送器1中，控制參數之識別資料及特性資料是與其它通道之操縱資料同時在操縱信號之一個訊框中傳送，以使得在待操縱本體10之操縱期間，可設定並變更控制參數，並且可變更控制特性。另外，由於將控制參數之特性資料及識別資料組成一對，並且在操縱信號之一個訊框中成對傳送，因此 若收到操縱信號之至少一個訊框，有可能變更所接收之操縱信號中包括之控制參數之設定。在不同訊框中傳送識別資料及特性資料的情況下，不能變更參數之設定，除非相繼收到所有訊框，但在本具體實施例中，就不會這麼不便利，而且即使在諸頻帶彼此重疊且複數個傳送無線電波混合的環境中，仍有可能可靠地變更待操縱本體之任意裝置之任意控制參數的特性。
第3圖展示待操縱本體10之接收器11之系統組態之一實施例。此圖所示的接收器11具有控制單元31、記憶體32、接收單元33、以及天線34。複數個(所示實施例中有三個)伺服馬達SM分別經由單一控制線L連接至控制單元31，並且藉由自控制單元31接收操作資料來驅動。另外，作為操作物件之ESC(電動速度控制器)係以三條控制線L連接至控制單元31，而且功率馬達PM係連接至此ESC。功率馬達PM不包括控制裝置及儲存用具，而且無法自行變更設定。雖然下文將會說明細節，但接收藉由來自控制單元31之信號所進行之設定變更的仍是ESC的控制參數。舉例而言，這項具體實施例之待操縱本體10若是模型車，則伺服馬達SM為用於操作車輪驅動系統等之驅動用具，而ESC係設來作為用於控制功率馬達PM之速度控制用具。
作為可在ESC中變更之控制參數，舉例而言，有用於設定自中立點向前之上升特性之向前提升、用於設定輸出電流限制值之限流器、用於設定中立點與最大 煞車點間之煞車強度的煞車MAX負載、用於設定中立點煞車量之中立點煞車、以及類似者。
控制單元31舉例而言，包括CPU及類似者，並且根據記憶體32中所儲存之程式來執行所需要的控制處理。另外，記憶體32在這種情況下，舉例而言，是對應於控制單元31所用之輔助儲存裝置之一部分，並且除了上述程式以外，還儲存各種設定資料及類似者。
自傳送器1傳送之操縱信號之無線電波係由天線34所接收。接收單元33解調變所接收之操縱信號，並且獲得操縱資料，其為用於各通道之PWM信號，亦即，用於各操作物件之PWM信號。基於各通道資料所用之操縱資料，控制單元31針對諸如伺服機或ESC之各操作物件而控制操作。結果，待操縱本體10進行與對傳送器1所進行之操縱操作相對應之操作。
隨著特定操作物件之控制參數之設定在傳送器1中變更，若接收器11所接收之操縱信號中包括特定操作物件之控制參數之識別資料及特性資料，則控制單元31進行以下控制。也就是說，控制單元31在解調變接收單元33收到之數位操縱信號之後進行適當處理，並且傳送所提取控制參數之第一與第二通道兩者中所包括之識別資料及特性資料，還將這兩者給予ESC作為PWM信號。如以上所述，連接控制單元31與ESC之控制線L之數目為三，並且經由其中兩條控制線L將識別資料與特性資料給予ESC，還變更控制參數之設定。另外，透過剩餘的一條 控制線L提供功率馬達PM之控制資料。
如以上所述，根據本具體實施例之通訊系統，由於控制參數之識別資料及特性資料是與操縱信號之一個訊框中之操縱資料同時傳送及接收，所以在待操縱本體操縱期間，可設定並且變更控制參數，還可變更控制特性。另外，由於控制參數之特性資料及識別資料是在操縱信號之一個訊框中作為一對予以傳送及接收，所以若收到操縱信號之至少一個訊框，則可變更所接收操縱信號中含有之控制參數之設定。可解決習知通訊系統因除非持續接收複數個訊框否則無法變更參數設定所造成的不便利，而且甚至在頻帶彼此重疊的不利環境中，仍然能可靠地變更參數。
根據接收器11與伺服機等的連接組態，在第3圖之待操縱本體11中，與接收器11之控制單元31直接連接的伺服馬達SM係組配成無法在這種組態中變更控制參數之設定。然而，伺服馬達SM有一些可在設定中變更，而且若第3圖所示之伺服馬達SM是一種能夠設定如第3圖之ESC中所示控制參數的伺服馬達S，則有可能藉由分別用三條控制線L適當地連接控制單元31與各伺服馬達SM來變更參數之設定。
根據本發明之第二具體實施例之通訊系統將會參照第4圖作說明。第4圖展示第二具體實施例之通訊系統中待操縱本體10側之組態實施例。傳送器側之組態基本上與第一具體實施例之組態相同。此圖所示接收器 11a之組態基本上與第3圖所示第一具體實施例之接收器11之組態相同，但控制器31a之信號處理與接收器11a及伺服機等之連接組態有差異。在下文中，主要說明的將會是與第一具體實施例之差異。
如第4圖所示，從控制單元31a引出單一控制線L，而這條控制線L分支成四條，並且包括複數個(所示實施例中有三個)伺服馬達SM，還連接至ESC(電動速度控制器)作為操作物件。正如第一具體實施例，一個功率馬達PM連接至此ESC。
接收器11a之控制單元31a在解調變接收單元33所接收之數位操縱信號之後進行適當處理，並且將與出自控制線L之第2圖之串列信號有相同形式之串列信號直接輸出至各操作物件。
伺服馬達SM及ESC各根據伺服馬達SM及ESC所分別提供之控制用具及儲存用具，從自控制單元31a發送之串列信號之中僅選擇並使用與其本身對應之通道之資料，以便控制此操作。
傳送器1中就變更特定操作物件之控制參數之設定而進行操作，當此特定操作物件為ESC時，ESC在自控制單元31a傳送之串列信號之中進行選擇，並且使用與控制參數之類型及值相對應之兩條通道的資料。如以上所述，這是因為功率馬達PM無法自行變更其設定。根據本具體實施例，可獲得如同第一具體實施例之功效。
在根據上述各具體實施例之通訊系統中， 傳送器1與接收器11、11a之間建立單向通訊，而且傳送器1側不能辨識到接收器11、11a已收到操縱信號。因此，為了安全起見，傳送器1在操作期間，依預定順序將已設定之所有控制參數之值反覆傳送至待操縱本體10。然而，如各別具體實施例中所述，當針對特定操作物件變更控制參數之設定時，無論傳送之順序如何，所變更控制參數之類型及值的資料應該會直接置放在操縱信號上。
在根據上述具體實施例之通訊系統中，有可能出現的情況是，待變更設定之控制參數之識別資料及特性資料會由於某些情況，並未抵達待操縱本體10之接收器11、11a。取決於此情況及類似情況，大體上認為操縱期間變更控制參數之設定是一種已在操縱環境中出現變化的情況，而且在此一情況下，無法變更必要設定並非較佳的做法。因此，各具體實施例之通訊系統具有如下所述之故障安全功能。也就是說，當控制單元31、31a無法適當地接收操縱信號時，亦即，當控制單元31、31a判斷已出現接收錯誤時，無論操縱信號中是否包括與控制參數之設定變更相關聯之資料，都將所有控制參數之特性資料重設為預設值。
要注意的是，可就用於判斷接收錯誤之準則來設定各種準則，當無法就預定數目的連續訊框接收操縱信號時可取得接收錯誤，或在間歇接收失效的情況下，只有當預定期間內無法接收某數目(或固定比率)之訊框時才有接收錯誤。另外，較佳的是，待根據接收錯誤重設之 控制參數之特性資料係大體上受到控制，使得待操縱本體10之控制儘可能地穩定，舉例而言，也可想到得以在可設範圍內進到中立點。
如以上所述，根據各具體實施例之通訊系統，有可能在待操作物件10的操縱期間將給定操作物件之所欲控制參數變更為所欲設定，而且再者，由於可在操縱信號之一個訊框中同時變更控制參數之類型及值，所以即使無線電波環境等中有問題，未變更的可能性很低。再者，由於為了使操縱操作穩定而將參數之值設定為預定值，故即使無法接收操縱信號，待操縱本體10之安全性仍有高標準的保證。
要注意的是，在上述各具體實施例中，儘管是將ESC例示為特定操作物件，但仍可能藉由連接必要數目之如上述的控制線L來變更伺服馬達SM之控制參數之設定。在這種情況下可變更控制參數之實施例包括驅動伺服機時用於設定施加至內部馬達之最小操作量的提升量、伺服機停止時用於設定特性之阻尼增益、用於設定特性之拉伸器增益、以及作用在於使伺服機平滑移動之平滑器。
另外，當參數設定待變更之特定操作物件為用於模型飛機或類似者之陀螺儀時，可變更控制參數的設定，例如，用於設定階梯操作延遲之控制響應、用以調整響應速度尾操作之AVCS響應、用以在階梯操作期間選擇操作感覺之趾尖旋轉感覺(pirouette feeling)、用以在階梯 條的中立點附近進行操作感覺設定之EXP、用以設定AVCS靈敏度之增益、用以設定陀螺儀差動作用之D增益、以及用於設定陀螺儀差動操作的持續時間之D阻尼。

Claims (4)

  1. 一種通訊系統，包含：傳送器，設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各該通道內儲存有該操作物件之對應控制資料；以及接收器，連接至該操作物件並接收該操縱信號，其中於該傳送器，在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，在未分配給該特定操作物件之第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料，以及傳送該操縱信號。
  2. 一種傳送器，設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各該通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，其中在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，在未分配給該特定操作物件之第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料，以及傳送該操縱信號。
  3. 一種接收器，設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆接收具有複數條通道之操縱信號 之一個訊框，各通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，其中在接收到該操縱信號之該一個訊框時，便根據未分配給特定操作物件之第一空通道中所儲存之該特定操作物件之控制參數之識別資料來指定該特定操作物件，以及其中根據未分配給該特定操作物件之第二空通道中所儲存之該特定操作物件之該控制參數之特性資料來重寫該特定操作物件之該控制參數。
  4. 一種使用傳送器及接收器之方法，該傳送器係設置成對應於安裝在待操縱本體上之複數個操作物件，並且反覆傳送具有複數條通道之操縱信號之一個訊框，各通道內儲存有該操作物件之對應控制資料，而該接收器係連接至該操作物件並接收該操縱信號，該方法包含：該傳送器在未分配給特定操作物件之第一空通道中儲存該操縱信號之該一個訊框中的該特定操作物件之控制參數之識別資料，並且在該待操縱本體之第二空通道中儲存該特定操作物件之該控制參數之特性資料；以及當接收該操縱信號之該一個訊框時，該接收器根據該第一空通道中所儲存之該識別資料來指定該特定操作物件，並且根據該第二空通道中所儲存之該特性資料來重寫該特定操作物件之該控制參數。
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