TWI744001B - 無人機飛行控制器之ip化轉換器 - Google Patents

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Abstract

一種無人機飛行控制器之IP化轉換器，包括一飛控傳輸與控制接口模組連接該無人機飛行控制器，用以擷取該無人機飛行控制器之飛控資料訊息。一IP化轉換器模組使用IP位址對於該無人機進行控制與傳輸資料，用以將該飛控資料訊息轉換成乙太網路之一封包形式訊息再使用一數據傳輸模組將該封包形式訊息傳輸至區域網路或網際網路。該IP化轉換器模組用以接收區域網路或網際網路的一控制訊息封包，並將該控制訊息封包轉換成該無人機飛行控制器的通訊協定之一飛行操控訊息，再透過該飛控傳輸與控制接口模組將該飛行操控訊息傳送至該無人機飛行控制器。

Description

無人機飛行控制器之IP化轉換器
本發明係有關於一種無人機飛行控制器，特別是有關於一種無人機飛行控制器之IP化轉換器。
商用型無人飛行載具不同於一般消費型無人飛行載具，除具備高可靠度，同時可依使用者需求提供無人飛行載具全機可客製，應用於多變的場域。為提高全機可客製之彈性，於商用型無人飛行載具供應鏈的各家廠商皆以模組化方式設計各自的產品與設備，透過模組化之設計提高多變的無人飛行載具屬性。
目前商用型無人飛行載具主要透過無線電與地面控制站(Ground Control Station)進行通訊與交換資料，然而透過無線電進行通訊，除了會有距離的限制，亦難以進行彈性的應用與整合。
商用型無人飛行載具各單元皆為模組化設計，可針對使用者的需求，分別開發新模組或修改現有模組，以開發出使用者期望之功能。其中飛行控制器(Flight Controller)是無人飛行載具的核心，負責掌控無人飛行載具的飛行任務與飛行穩定性。飛行控制器主要透過UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用非同步收發傳輸器IC晶片並使用專用的通訊協定對外溝通，通常 透過無線電收發模組與地面控制站進行通訊與交換資料，然而透過無線電進行通訊，除了會有距離的限制，亦難以進行彈性的應用與整合。為提升商用型無人飛行載具控制品質及彈性應用，未來亟需具有商用型無人飛行載具IP化(Ipized)的轉換器，透過區域網路或網際網路進行無人機飛行控制，能與其他模組整合以IP網路進行通訊。
本發明之目的是提供一種無人機飛行控制器之IP化(Ipized)轉換器，使用IP網路進行商用型無人飛行載具與地面控制站通訊，可摒除控制距離的限制，同時透過通訊協定確保通訊品質，亦提供更彈性的方式與各模組整合。
本發明為達成上述目的提供一種無人機飛行控制器之IP化轉換器，具有一飛控傳輸與控制接口模組以及一IP化轉換器模組。飛控傳輸與控制接口模組連接該無人機飛行控制器，用以擷取該無人機飛行控制器之飛控資料訊息。IP化轉換器模組使用IP位址對於該無人機進行控制與傳輸資料，用以將該飛控資料訊息轉換成乙太網路Ethernet之一封包形式訊息，再使用一數據傳輸模組將該封包形式訊息傳輸至區域網路或網際網路。該IP化轉換器模組用以接收區域網路或網際網路的一控制訊息封包，並將該控制訊息封包轉換成該無人機飛行控制器的通訊協定之一飛行操控訊息，再透 過該飛控傳輸與控制接口模組，將該飛行操控訊息傳送至該無人機飛行控制器。
本發明之無人機飛行控制器之IP化轉換器具有以下優點：
1.本發明IP化轉換器能夠轉換飛行控制器與區域網路或網際網路兩者之間的通訊協定，使用IP位址對於無人飛行載具進行控制與傳輸資料，除提供彈性多元應用，同時具有體積小、安裝簡易、低功耗之優點，與飛行控制器完全整合。
2.本發明IP化轉換器所使用之電力可由該飛行控制器或是外部電源來供電。
100:無人機飛行控制器之IP(Internet protocol)化轉換器
10:飛控傳輸與控制接口模組
12:連接線
20:IP化轉換器模組
22:封包形式訊息
24:控制訊息封包
30:RJ45接口模組
40:SIM卡接口模組
50:可擴充無線或有線通訊接口模組
60:WiFi無線電模組
70:數據傳輸模組
90:無人機飛行控制器
92:飛控資料訊息
94:飛行操控訊息
第1圖為本發明之無人機飛行控制器之IP化轉換器之架構示意圖。
第2圖為本發明之無人機飛行控制器之飛控資料訊息轉換成為封包形式訊息之示意圖。
第3圖為本發明之控制訊息封包轉換成飛行控制器的通訊協定之飛行操控訊息之示意圖。
本發明揭露一種無人機飛行控制器之IP化轉換器，透過區域網路LAN或網際網路INTERNET進行無人機飛行控制，能與其他模組整合使用IP網際網路通訊協定進行通訊。
第1圖顯示本發明之無人機飛行控制器之IP化轉換器之架構示意圖，如第1圖所示，無人機飛行控制器之IP(Internet protocol)化轉換器100具有一飛控傳輸與控制接口模組10以及一IP化轉換器模組20。無人機飛行控制器之IP化轉換器100使用飛控傳輸與控制接口模組10以連接線12來連接無人機飛行控制器90。IP化轉換器100所使用之電力是由無人機飛行控制器90所供電，亦可透過外部電源來供電(圖中未示)。飛控傳輸與控制接口模組10是用來擷取該無人機行控制器90之飛控資料訊息92。飛控資料訊息92包含無人機的飛行姿態、飛行內方位、飛行外方位、全球定位系統GPS、飛行高度及感測器所感測到的無人機所有的狀態訊息與控制訊息。
IP化轉換器模組20使用IP位址對於無人機進行控制與傳輸資料，IP化轉換器模組20用以將該飛控資料訊息92轉換成乙太網路Ethernet之一封包形式訊息22，再使用一數據傳輸模組70將該封包形式訊息22傳輸至區域網路或網際網路。數據傳輸模組70是一RJ45接口模組30、一SIM(Subscriber Identity Module)卡接口模組40、一可擴充無線或有線通訊接口模組50或一WiFi無線電模組60。
RJ45接口模組30使用網路線連接網路通訊設備進行數據傳輸。SIM卡接口模組40可以插上SIM卡使用全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications)進行數據傳輸。可擴充無線或有線通訊接口模組50可以連接任何網路通訊擴充設備進行數據傳輸。WiFi無線電模組60使用無線WiFi連接網路通訊設備進行數據傳輸。
當飛控傳輸與控制接口模組10連接上無人機飛行控制器90後，無人機飛行控制器之IP化轉換器100將解析無人機飛行控制器90之通訊協定，以成功進行資訊串聯，飛控傳輸與控制接口模組10擷取無人機飛行控制器90之原始資料。然後，IP化轉換器模組20將該飛控資料訊息92轉換成封包形式訊息22，再透過RJ45接口模組30、SIM卡接口模組40、可擴充無線或有線通訊接口模組50或WiFi無線電模組60使用區域網路或網際網路傳輸封包形式訊息22至地面控制站。
IP化轉換器模組20透過RJ45接口模組30、SIM卡接口模組40、可擴充無線或有線通訊接口模組50或WiFi無線電模組60使用區域網路或網際網路接收地面控制站的一控制訊息封包24，並將該控制訊息封包24轉換成該無人機飛行控制器的通訊協定之一飛行操控訊息94，再透過該飛控傳輸與控制接口模組10，將該飛行操控訊息94傳送至該無人機飛行控制器90。
第2圖為本發明之無人機飛行控制器之飛控資料訊息轉換成為封包形式訊息之示意圖，如第2圖所示，IP化轉換器模 組20轉換無人機飛控資料訊息92成為Ethernet封包(Data packet)形式。IP化轉換器模組20會依飛行控制器的通訊協定，解讀飛行控制器10的飛控資料訊息92。同時會依IP protocol將飛行控制器資料訊息轉換成IP封包形式訊息22，一個封包(packet)具有兩個部份，包括控制資訊，也就是表頭資料(header)，和資料本身，也就是負載(payload)。再以TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協定或UDP(User Datagram Protocol)用戶資料包協定傳送至區域網路或網際網路。
第3圖為本發明之控制訊息封包轉換成飛行控制器的通訊協定之飛行操控訊息之示意圖，如第3圖所示，IP化轉換器轉換區域網路或網際網路上對於無人機的飛行操控訊息，IP化轉換器將Ethernet封包形式的控制訊息封包24轉換成飛行控制器的通訊協定之一飛行操控訊息94。IP化轉換器會解析封包Packet，同時讀取負載Payload，並依飛行控制器的通訊協定格式轉換成飛行控制器的飛行操控訊息94，再傳送至飛行控制器10。
100:無人機飛行控制器之IP(Internet protocol)化轉換器
10:飛控傳輸與控制接口模組
12:連接線
20:IP化轉換器模組
22:封包形式訊息
24:控制訊息封包
30:RJ45接口模組
40:SIM卡接口模組
50:可擴充無線或有線通訊接口模組
60:WiFi無線電模組
70:數據傳輸模組
90:無人機飛行控制器
92:飛控資料訊息
94:飛行操控訊息

Claims (4)

  1. 一種無人機飛行控制器之IP化轉換器，包括： 一飛控傳輸與控制接口模組，連接該無人機飛行控制器，用以擷取該無人機飛行控制器之飛控資料訊息；以及 一IP化轉換器模組，使用IP位址對於該無人機進行控制與傳輸資料，用以將該飛控資料訊息轉換成乙太網路Ethernet之一封包形式訊息，再使用一數據傳輸模組將該封包形式訊息傳輸至區域網路或網際網路； 其中，該IP化轉換器模組用以接收區域網路或網際網路的一控制訊息封包，並將該控制訊息封包轉換成該無人機飛行控制器的通訊協定之一飛行操控訊息，再透過該飛控傳輸與控制接口模組，將該飛行操控訊息傳送至該無人機飛行控制器。
  2. 如請求項1所述之無人機飛行控制器之IP化轉換器，其中，該數據傳輸模組是一RJ45接口模組、一SIM (Subscriber Identity Module)卡接口模組、一可擴充無線或有線通訊接口模組或一WiFi無線電模組。
  3. 如請求項1所述之無人機飛行控制器之IP化轉換器，其中，該飛控資料訊息包含飛行姿態、飛行內方位、飛行外方位、全球定位系統GPS以及飛行高度的該無人機狀態訊息與控制訊息。
  4. 如請求項1所述之無人機飛行控制器之IP化轉換器，其中，該IP化轉換器所使用之電力是由該無人機飛行控制器或是外部電源來供電。
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