無約束模型遙控和測(cè)試模塊及遙控和測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無約束模型遙控和測(cè)試模塊及遙控和測(cè)試方法，包括中央控制器、無線模塊、姿態(tài)傳感器、推扭力信號(hào)調(diào)理器、AD模塊、螺旋槳控制接口、舵機(jī)控制接口以及軌跡指示接口。中央控制器根據(jù)無線模塊接收到的遙測(cè)指令通過螺旋槳和舵機(jī)控制接口控制螺旋槳和舵機(jī)工作，通過姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量模型姿態(tài)、通過推扭力信號(hào)調(diào)理器和AD模塊實(shí)時(shí)測(cè)量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，將螺旋槳速度、舵機(jī)角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實(shí)時(shí)傳送到岸上，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號(hào)。本發(fā)明采用模塊化集成整合技術(shù)，將無約束模型的運(yùn)動(dòng)控制、姿態(tài)信息以及推扭力信息等控制和測(cè)試信息通過一套遙測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了功能性集成和模塊化運(yùn)作。
【專利說明】無約束模型遙控和測(cè)試模塊及遙控和測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無約束模型遙控和測(cè)試技術(shù)，適用于水面上無約束自由航行模型在可視范圍內(nèi)進(jìn)行航行軌跡控制以及對(duì)模型姿態(tài)和推扭力等信息的高頻采集和實(shí)時(shí)圖形顯示。
【背景技術(shù)】
[0002]無約束模型遙控和測(cè)試技術(shù)包含模型航行軌跡控制、模型姿態(tài)信息測(cè)試以及模型推扭力測(cè)試等，傳統(tǒng)方法采用多系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)作，即航行控制、模型姿態(tài)信息以及推扭力測(cè)試采用各自獨(dú)立的系統(tǒng)，其協(xié)調(diào)運(yùn)作通過人工方式干預(yù)完成，導(dǎo)致器件分散，各部分功能單一，器件眾多，連接繁雜，操作人員眾多，工作量大且可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種可以將各種功能整合在一起，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)單模塊的系統(tǒng)整合的無約束模型遙控和測(cè)試模塊及遙控和測(cè)試方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種無約束模型遙控和測(cè)試模塊，包括中央控制器、無線模塊、姿態(tài)傳感器、推扭力信號(hào)調(diào)理器、AD模塊、螺旋槳控制接口、舵機(jī)控制接口以及軌跡指示接口 ；
[0006]所述中央控制器為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運(yùn)動(dòng)算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能；
[0007]所述無線模塊與中央控制器連接，其接收岸上計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙測(cè)指令，將遙測(cè)指令傳送至中央控制器，并將中央控制器采集到的無約束模型的螺旋槳速度、舵機(jī)角度、模型姿態(tài)、推力或扭力的反饋信息實(shí)時(shí)傳送至岸上計(jì)算機(jī)；
[0008]所述姿態(tài)傳感器與中央控制器連接，其實(shí)時(shí)測(cè)量無約束模型的姿態(tài)角和角加速度，并將上述模型姿態(tài)信息反饋至中央控制器；
[0009]所述推扭力信號(hào)調(diào)理器連接AD模塊后與中央控制器連接，推扭力信號(hào)調(diào)理器對(duì)無約束模型的螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進(jìn)行調(diào)理后送入AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送至中央控制器；
[0010]所述螺旋槳控制接口和舵機(jī)控制接口與中央控制器連接，其接收中央控制器發(fā)來的控制指令，分別控制無約束模型的螺旋槳和舵機(jī)進(jìn)行工作，并將螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機(jī)當(dāng)前角度反饋至中央控制器；
[0011]所述軌跡指示接口與中央控制器連接，其根據(jù)中央控制器對(duì)無約束模型的運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算結(jié)果輸出軌跡指示信號(hào)。
[0012]本發(fā)明還提供一種無約束模型遙控和測(cè)試方法，無線模塊通過收發(fā)控制接收岸上計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙測(cè)指令，將指令解析后傳送至中央控制器，中央控制器根據(jù)所述遙測(cè)指令換算得到螺旋槳和舵機(jī)各自所需的脈沖，控制兩個(gè)脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口和舵機(jī)控制接口輸出所述脈沖分別控制螺旋槳和舵機(jī)工作，使無約束模型按照遙測(cè)指令所要求的軌跡運(yùn)動(dòng)；同時(shí)螺旋槳控制接口、舵機(jī)控制接口分別將螺旋槳速度、舵機(jī)角度反饋至中央控制器；姿態(tài)傳感器3實(shí)時(shí)測(cè)量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器；推扭力信號(hào)調(diào)理器和AD模塊實(shí)時(shí)測(cè)量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器；中央控制器將所述螺旋槳速度、舵機(jī)角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實(shí)時(shí)傳送到岸上計(jì)算機(jī)上；中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運(yùn)動(dòng)算法對(duì)無約束模型的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行計(jì)算，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號(hào)。
[0013]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0014]本發(fā)明采用模塊化集成整合技術(shù)，將無約束模型的運(yùn)動(dòng)控制、姿態(tài)信息以及推扭力信息等控制和測(cè)試信息通過一套遙測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了功能性集成和模塊化運(yùn)作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明模塊由中央控制器1、無線模塊2、姿態(tài)傳感器3、推扭力信號(hào)調(diào)理器4、AD模塊5、螺旋槳控制接口 6、舵機(jī)控制接口 7以及軌跡指示接口 8組成。
[0019]中央控制器I為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運(yùn)動(dòng)算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能。無線模塊2與中央控制器I的局域網(wǎng)接口(LAN)連接，用于收發(fā)岸上計(jì)算機(jī)和中央控制器I之間的指令。姿態(tài)傳感器3與中央控制器I的串行通信接口(COM)連接，用于實(shí)時(shí)反饋無約束模型的姿態(tài)角和角加速度。推扭力信號(hào)調(diào)理器4對(duì)螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進(jìn)行調(diào)理后送入AD模塊5轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集處理。螺旋槳控制接口 6和舵機(jī)控制接口 7分別控制螺旋槳和舵機(jī)進(jìn)行工作，并反饋螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機(jī)當(dāng)前角度。軌跡指示8輸出軌跡指示信號(hào)。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明的工作流程為:無線模塊2通過收發(fā)控制接收岸上計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙測(cè)指令，將指令解析后傳送至中央控制器1，中央控制器I根據(jù)上述指令換算得到螺旋槳和舵機(jī)各自所需的脈沖，控制兩個(gè)脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口 6和舵機(jī)控制接口 7輸出所述脈沖來分別控制螺旋槳和舵機(jī)工作，從而使無約束模型按照發(fā)送指令所要求的軌跡運(yùn)動(dòng)。同時(shí)螺旋槳控制接口 6、舵機(jī)控制接口 7分別將螺旋槳速度、舵機(jī)角度反饋至中央控制器I。姿態(tài)傳感器3實(shí)時(shí)測(cè)量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器I ;推扭力信號(hào)調(diào)理器4和AD模塊5實(shí)時(shí)測(cè)量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器I。中央控制器I將螺旋槳速度、舵機(jī)角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊2實(shí)時(shí)傳送到岸上計(jì)算機(jī)上。中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運(yùn)動(dòng)算法對(duì)無約束模型的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行計(jì)算，通過軌跡指示接口 8輸出軌跡指示信號(hào)；軌跡指示在模型開始運(yùn)動(dòng)時(shí)有輸出，模型停止運(yùn)動(dòng)時(shí)無輸出，輸出信號(hào)為12V電平信號(hào)，本發(fā)明中采用的軌跡運(yùn)動(dòng)算法為現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無約束模型遙控和測(cè)試模塊，其特征在于:包括中央控制器(I)、無線模塊(2)、姿態(tài)傳感器(3 )、推扭力信號(hào)調(diào)理器(4)、AD模塊(5 )、螺旋槳控制接口( 6 )、舵機(jī)控制接口(7)以及軌跡指示接口(8)； 所述中央控制器(I)為系統(tǒng)核心部件，內(nèi)含控制和采集程序以及軌跡運(yùn)動(dòng)算法，接收并向其余部件發(fā)送控制指令，并根據(jù)反饋信息協(xié)調(diào)各部件功能； 所述無線模塊(2)與中央控制器(I)連接，其接收岸上計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙測(cè)指令，將遙測(cè)指令傳送至中央控制器(1)，并將中央控制器(I)采集到的無約束模型的螺旋槳速度、舵機(jī)角度、模型姿態(tài)、推力或扭力的反饋信息實(shí)時(shí)傳送至岸上計(jì)算機(jī)； 所述姿態(tài)傳感器(3)與中央控制器(I)連接，其實(shí)時(shí)測(cè)量無約束模型的姿態(tài)角和角加速度，并將上述模型姿態(tài)信息反饋至中央控制器(I); 所述推扭力信號(hào)調(diào)理器(4)連接AD模塊(5)后與中央控制器(I)連接，推扭力信號(hào)調(diào)理器(4)對(duì)無約束模型的螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力進(jìn)行調(diào)理后送入AD模塊(5)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送至中央控制器(I); 所述螺旋槳控制接口( 6 )和舵機(jī)控制接口( 7 )與中央控制器(I)連接，其接收中央控制器(I)發(fā)來的控制指令，分別控制無約束模型的螺旋槳和舵機(jī)進(jìn)行工作，并將螺旋槳轉(zhuǎn)速和舵機(jī)當(dāng)前角度反饋至中央控制器(I)； 所述軌跡指示接口( 8 )與中央控制器(I)連接，其根據(jù)中央控制器(I)對(duì)無約束模型的運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算結(jié)果輸出軌跡指示信號(hào)。
2.一種無約束模型遙控和測(cè)試方法，其特征在于:無線模塊通過收發(fā)控制接收岸上計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙測(cè)指令，將指令解析后傳送至中央控制器，中央控制器根據(jù)所述遙測(cè)指令換算得到螺旋槳和舵機(jī)各自所需的脈沖，控制兩個(gè)脈沖發(fā)生器分別產(chǎn)生所需的脈沖，并通過螺旋槳控制接口和舵機(jī)控制接口輸出所述脈沖分別控制螺旋槳和舵機(jī)工作，使無約束模型按照遙測(cè)指令所要求的軌跡運(yùn)動(dòng)；同時(shí)螺旋槳控制接口、舵機(jī)控制接口分別將螺旋槳速度、舵機(jī)角度反饋至中央控制器；姿態(tài)傳感器3實(shí)時(shí)測(cè)量模型姿態(tài)，經(jīng)過通訊協(xié)議解析后傳送至中央控制器；推扭力信號(hào)調(diào)理器和AD模塊實(shí)時(shí)測(cè)量螺旋槳產(chǎn)生的推力或扭力，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理和AD轉(zhuǎn)換后傳送至中央控制器；中央控制器將所述螺旋槳速度、舵機(jī)角度、以及模型姿態(tài)、推力或扭力通過無線模塊實(shí)時(shí)傳送到岸上計(jì)算機(jī)上；中央控制器I通過內(nèi)置的軌跡運(yùn)動(dòng)算法對(duì)無約束模型的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行計(jì)算，通過軌跡指示接口輸出軌跡指示信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK103941738SQ201410132321
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】宋長(zhǎng)友, 姚木林, 李明政, 吳寶山, 韓陽 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所