一種基于WIFI傳輸的多旋翼飛行器控制裝置的制作方法

本發明屬于多旋翼飛行器控制技術領域，涉及一種基于WIFI傳輸的多旋翼飛行器控制裝置，采用WIFI無線傳輸技術實現控制裝置與多旋翼飛行器之間的數據通訊。

背景技術：
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多旋翼飛行器是一種高自由度垂直起降無人機飛行器，它能夠完成懸停、低速飛行、垂直起降和室內飛行等固定翼無人機無法完成的多項任務。多旋翼飛行器的整體結構包括動力系統、主體(機架、腳架和云臺等)、控制系統和其他輔助設備(電臺、增益天線、跟蹤天線等)等，其中控制系統是保障飛行器能夠平穩飛行或垂直起降的重要部件，而控制系統中關于飛行參數與遙控指令的傳輸方式則是飛行器能夠穩定飛行與巡航的前提，因此一種穩定的無線傳輸方式對飛行器的控制極為重要。實踐中，人們對多旋翼飛行器的參數調整大多是通過信號發射器和接收器來實現的，即在多旋翼飛行器上增加無線通訊裝置并配備相對應的信號發射裝置來完成對多旋翼飛行器的信息傳遞和接收，以達到控制多旋翼飛行器姿態和運行軌跡的目的。

WIFI是一種短程無線傳輸技術，能夠在大連數百英尺范圍內支持互聯網接入無線電信號，它最大的優點是傳輸速度較高，在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調整以有效保障網絡的穩定性和可靠性。因此將其應用于無人機控制技術領域是目前多旋翼飛行控制領域的一個重要研究方向，例如中國專利ZL201610161534.1公開的一種基于手機APP的遙控微型航拍四旋翼飛行器及該飛行器的控制方法，中國專利ZL201521137793.8公開的一種實現網絡直播的云臺、系統及無人機，中國專利ZL201520606541.9公開的一種無人機控制及多媒體數據傳輸系統，中國專利ZL201520479867.X公開的一種用于無人機操控的無線通訊裝置等，雖然實現了將WIFI技術引入無人機中，但并沒有真正意義上實現利用WIFI無線傳輸技術直接遙控的目的，而針對目前市場上大部分多旋翼飛行器的遙控器價格昂貴、體積較大、集成度不夠等缺陷，本申請研究設計出一種基于WIFI傳輸的多旋翼飛行器控制裝置，具有集成度高、便攜性強等特點。

技術實現要素：
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本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，設計一種基于WIFI傳輸的多旋翼飛行器控制裝置，選用STM32F103RCT6芯片為控制芯片，不僅打破了國外芯片在飛行控制裝置市場的壟斷地位，而且易于改裝調試。

為了實現上述目的，本發明涉及的多旋翼飛行器控制裝置的主體結構包括主控模塊、電源模塊和WIFI模塊，電源模塊轉換出的電壓分別與主控模塊中VCC3.3端口、WIFI模塊中VCC端口連接以提供電源，主控模塊中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分別與WIFI模塊中的WIFI_CS、WIFI_MISO、WIFI_MOSI和WIFI_INT端口連接，用于接收并處理來自WIFI模塊的數據信息，WIFI模塊負責傳輸控制信息，主控模塊與WIFI模塊之間通過串口進行數據傳輸通訊，以實現對配備有WIFI模塊的多旋翼飛行器的控制；其傳輸控制原理為：待系統上電后電源模塊為各個模塊的正常工作提供合適的電源，主控模塊上電后進行初始化操作，將主控模塊內部各個寄存器和功能單元恢復成默認狀態后運行主程序；WIFI模塊嘗試與多旋翼飛行器上匹配的WIFI模塊進行配對連接，配對成功后主控模塊通過WIFI模塊與多旋翼飛行器進行數據通訊，首先對多旋翼飛行器的起飛狀態進行校正，將校正信息所對應的預先定義好的參數通過WIFI模塊發送給多旋翼飛行器；校正完成后主控模塊接收用戶遙控器發出的控制數據，并判讀出控制數據是否含有指令同時將指令所對應的預先定義的參數通過WIFI模塊發送給多旋翼飛行器；多旋翼飛行器接收到參數后產生相應動作并形成動作變化參數再通過WIFI傳送給控制裝置中的WIFI模塊，WIFI模塊根據接收的數據信息向用戶遙控器傳輸相應數據，以改變多旋翼飛行器所有旋翼的轉速，從而控制多旋翼飛行器的姿態。

進一步的，所述主控模塊采用STM32F103RCT6為主控核心；所述電源模塊中設置有LM1117-3.3V降壓芯片，用于將外接+5V電壓轉換為+3.3V電壓實現對其他模塊的供電，LM1117-3.3V降壓芯片的輸入和輸出端與大地之間并聯有去耦電容以減少輸入電壓的波紋；所述WIFI模塊采用WM-G-MR-9芯片和串行SPI通訊方式，WM-G-MR-9芯片支持802.11b/g無線網絡模式。

本發明與現有技術相比，以國產芯片STM32F103RCT6為主控核心，有效降低了制造成本；整體結構采用模塊化的設計模式便于拆卸維修；數據傳輸方式選用WIFI無線技術，采用基于自組網的無線網絡方式，網絡中所有的連接終端(STA)都可直接通信，而無需無線接入點(AP)，具有傳輸速度快、安全性好等特點。

附圖說明：

圖1為本發明涉及的多旋翼飛行器控制裝置的主體結構模塊示意圖。

圖2為本發明中涉及的主控模塊的結構原理示意圖。

圖3為本發明中涉及的電源模塊的結構原理示意圖。

圖4為本發明中涉及的WIFI模塊的結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結合附圖對本發明做進一步說明。

實施例：

本實施例涉及的多旋翼飛行器控制裝置的主體結構包括主控模塊1、電源模塊2和WIFI模塊3，電源模塊2轉換出的電壓分別與主控模塊1中VCC3.3端口、WIFI模塊3中VCC端口連接以提供電源，主控模塊1中的PA5、PA6、PA7和PC4端口分別與WIFI模塊3中的WIFI_CS、WIFI_MISO、WIFI_MOSI和WIFI_INT端口連接，用于接收并處理來自WIFI模塊3的數據信息，WIFI模塊3負責傳輸控制信息，主控模塊1與WIFI模塊3之間通過串口進行數據傳輸通訊，以實現對配備有WIFI模塊的多旋翼飛行器的控制；其傳輸控制原理為：待系統上電后電源模塊2為各個模塊的正常工作提供合適的電源，主控模塊1上電后進行初始化操作，將主控模塊1內部各個寄存器和功能單元恢復成默認狀態后運行主程序；WIFI模塊3嘗試與多旋翼飛行器上匹配的WIFI模塊進行配對連接，配對成功后主控模塊1通過WIFI模塊3與多旋翼飛行器進行數據通訊，首先對多旋翼飛行器的起飛狀態進行校正，將校正信息所對應的預先定義好的參數通過WIFI模塊3發送給多旋翼飛行器；校正完成后主控模塊1接收用戶遙控器發出的控制數據，并判讀出控制數據是否含有指令同時將指令所對應的預先定義的參數通過WIFI模塊3發送給多旋翼飛行器；多旋翼飛行器接收到參數后產生相應動作并形成動作變化參數再通過WIFI傳送給控制裝置中的WIFI模塊3，WIFI模塊3根據接收的數據信息向用戶遙控器傳輸相應數據，以改變多旋翼飛行器所有旋翼的轉速，從而控制多旋翼飛行器的姿態。

本實施例所述主控模塊1(如圖2所示)采用STM32F103RCT6為主控核心，STM32F103RCT6是由意法半導體生產的一種嵌入式微控制器的集成電路，其內核是cortex-M3，內部集成了定時器、CAN、ADC、SPI、I2C、USB和UART的多種功能；所述電源模塊2(如圖3所示)中設置有LM1117-3.3V降壓芯片，用于將外接+5V電壓轉換為+3.3V電壓實現對其他模塊的供電，LM1117-3.3V降壓芯片的輸入和輸出端與大地之間并聯有去耦電容以減少輸入電壓的波紋；所述WIFI模塊3(如圖4所示)采用WM-G-MR-9芯片和串行SPI通訊方式，WM-G-MR-9芯片支持802.11b/g無線網絡模式，且體積小、功耗低。

本實施例中數據傳輸采用WIFI無線技術，在傳輸較大數據量時明顯優于其他傳輸方式；支持通過指定信道號的方式進行快速聯網，WIFI模塊3中提供設置工作信道的參數，在已知目的網絡所在信道的條件下，能夠直接指定模塊的工作信道，達到加快聯網速度的功效；支持在聯網過程中綁定目的網絡BSSID地址的功效，能夠防止STA接入到非法網絡，以提高整體無線網絡的安全性。