一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統，屬于無線電遙控技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，市面上的航模飛行器都是需要遙控器來控制。在航模遙控器中包括有飛行姿態控制操作桿和油門信號控制操作桿，飛行姿態控制操作桿是一個可在X方向和Y方向上動作的搖桿，搖桿連接一個Y方向上的搖架和一個X方向上的搖架，Y方向上的搖架通過電信號器件輸出升降舵控制信號，X方向上的搖架通過電信號器件輸出副翼控制信號，油門信號控制操作桿是另一個可在Y方向上動作的搖桿，其連接的電信號器件輸出油門信號。實際操作控制時，操作人員在遙控器面板上對飛行姿態的控制是基于飛行器實際所處位置而言的。由于航模飛行器操控人員與飛行器處于不同坐標系中，操控人員需要通過觀察飛行器姿態判斷操作方式，即要正確判斷飛行器的機頭方向，遙控控制的姿態向前、向后、向左、向右都是根據這個機頭方向來確定的。當航模飛行器朝向與操控人員朝向不同時，操控人員需要將預定飛行路線轉換到航模飛行器所在坐標系中。現在的控制方式并不符合人們實際使用的需求，通常情況下我們希望的是，飛行器的左右前后運動都是基于操作人員的位置而言的。另外，若航模飛行器距離操控人員較遠，操控人員可能無法判斷航模飛行器姿態，從而無法進行正確操作；同時，在緊急情況下，操控人員來不及進行坐標轉換，容易觸發誤操作。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控方法及系統，所述的基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控系統通過在遙控發射裝置中引入姿態檢測實現遙控器姿態的主動檢測，并將姿態數據發送給航模飛行器，讓航模飛行器自動完成坐標轉換，從而實現飛行器相對于操作人員的前后左右方向控制，使得操控人員僅憑直覺就能完成操作，更加簡單、直觀，提高了安全性。
[0004]本發明的主要技術方案如下:
[0005]一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控系統，包括遙控發射裝置和航模飛行器，所述的航模飛行器上設有姿態傳感器、遙控器接收器及航模飛行器主控，所述的航模飛行器主控設有姿態轉換芯片，所述的遙控發射裝置設有姿態檢測電路，姿態檢測電路與遙控發射裝置保持相對固定，遙控發射裝置的面板上設有方向操作桿及天線，遙控發射裝置通過天線發送控制信號與航模飛行器無線連接。
[0006]所述的姿態檢測電路設有姿態芯片，姿態芯片用于測量收集遙控發射裝置朝向信息，所述的遙控發射裝置用于將方向操作桿的操控指令和姿態芯片測量收集的遙控發射裝置朝向信息通過天線發送至航模飛行器上的遙控器接收器，繼而發送給航模飛行器主控，所述的姿態傳感器用于測量收集航模飛行器朝向信息，所述的姿態轉換芯片用于利用接收到的遙控發射裝置朝向信息和航模飛行器朝向信息建立遙控發射裝置坐標和航模飛行器坐標之間的轉換，同時將方向操作桿的操控指令進行坐標轉換，得到航模飛行器坐標空間中正確動作的實際偏航角，據此控制航模飛行器電機的轉速，做出正確動作。
[0007]作為優選方案，所述的姿態芯片測量收集的遙控發射裝置朝向信息具體為遙控發射裝置當前朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角α，所述的姿態傳感器所測量收集的航模飛行器朝向信息具體為航模飛行器當前朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角β，所述的姿態轉換芯片用于將方向操作桿的操控指令轉換為當前操控指令的朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角γ，通過公式γ’ = γ + α-β得到航模飛行器坐標空間中正確動作的實際偏航角γ’。
[0008]所述的大地坐標系中一固定方向A可設定為為地磁北極或地磁南極等。
[0009]本發明還涉及一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控方法，包括如下步驟:
[0010]步驟I):遙控發射裝置將方向操作桿的操控指令和遙控發射裝置朝向信息通過天線發送至航模飛行器；
[0011]步驟2):航模飛行器正確接收數據和指令；
[0012]步驟3):航模飛行器利用自帶的姿態傳感器測量出航模飛行器朝向信息；
[0013]步驟4):航模飛行器利用接收到的遙控發射裝置朝向信息和航模飛行器朝向信息建立遙控發射裝置坐標和航模飛行器坐標之間的轉換，同時將方向操作桿的操控指令進行坐標轉換，得到航模飛行器坐標空間中正確動作的實際偏航角；
[0014]步驟5):根據步驟4)得到的實際偏航角控制航模飛行器電機的轉速，做出正確動作。
[0015]作為優選方案所述的步驟I)中遙控發射裝置朝向信息具體為遙控發射裝置當前朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角α，所述的步驟3)中航模飛行器朝向信息具體為航模飛行器當前朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角β，所述的步驟4)具體為將方向操作桿的操控指令轉換為當前操控指令的朝向與預先設置的大地坐標系中一固定方向A之間的夾角γ，通過公式γ’ = γ + α-β得到航模飛行器坐標空間中正確動作的實際偏航角γ’。
[0016]所述的大地坐標系中一固定方向A可設定為為地磁北極或地磁南極等。
[0017]本發明的有益效果是，通過主動式姿態檢測的遙控器，讓航模飛行器自動完成姿態轉換，實現飛行器相對于遙控發射裝置，即操作人員的坐標系的前后左右的方向控制，使得操作更加簡單，讓航模愛好者更加容易上手進行飛行控制，與此同時，對于專業的飛行器調試人員來說，也變得更加容易，縮短研發周期。最重要的是提高了航模飛行器遙控的安全性。
【附圖說明】
[0018]圖1表示大地坐標方向，朝上為北；
[0019]圖2是航模飛行器，箭頭方向為飛行器朝向(此圖中朝東)，其中:3_姿態傳感器；
[0020]圖3是遙控發射裝置，箭頭方向為遙控發射裝置朝向(此圖中朝北)，其中:5_方向操作桿，6-姿態檢測電路，7-天線；
[0021]圖4是本發明一種基于主動式姿態檢測的航模飛行器安全遙控方法的邏輯流程圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明在現有遙控發射裝置中引入姿態檢測電路，并與遙控發射裝置保持相對固定。在操作人員使用遙控發射裝置時，遙控發射裝置的位置必定不能固定，這時遙控器中姿態檢測電路能通過姿態芯片的數據測量出遙控發射裝置當前朝向與大地坐標系中某一固定角度A(可設置為地磁北極)之間的夾角α，然后遙控發射裝置通過數據通道無線發送到安裝于航模飛行器上的遙控器接收器，繼而發送給航模飛行器主控。在航模飛行器自身也有姿態檢測模塊，通過其航模飛行器可以測量出航模飛行器當前朝向與大地坐標系中同一固定角度A(可設置為地磁北極)之間的夾角β。航模飛行器主控同時接收來自遙控發射裝置的控制信號和姿態檢測模塊的數據夾角α和夾角β，在控制信號即相對于遙控發射裝置坐標系的偏航角γ的基礎上加上夾角α和夾角β的偏差影響，得到對于飛行器坐標系的實際偏航角γ’ = γ + α-β，完成操控人員發出的動作信號到飛行器坐標系的轉換，進而控制電機的轉速，做出正確動作。
[0023]下面，結合附圖和實施例對本發明做進一步說明: