[发明专利]一种基于双音多频信号的四旋翼飞行器控制系统及方法

摘要

本发明提出一种基于双音多频信号的四旋翼飞行器控制系统及方法，包括双音多频信号接收模块1、双音多频信号解码模块5、主控模块6、飞行控制模块11、电源模块12和用户控制终端18。控制者拨打双音多频信号接收模块1上安装的SIM卡对应的号码。接通后控制者根据需求选择按触对应的按键，按键对应的双音多频信号发送给双音多频信号接收模块1，最后将其发送给双音多频信号解码模块5进行解码。经过解码产生相应的二进制代码，主控模块6解读取该二进制代码进行解算产生对应的脉位调制信号,飞行控制模块11根据脉位调制信号计算得到电机的电压控制量，从而控制飞行姿态。本发明能够将任意型号的电话与四旋翼飞行器建立连接，适用性强，控制距离显著扩大。

主权项

一种基于双音多频信号技术的四旋翼飞行器控制系统，其特征在于，包括双音多频信号接收模块（1）、双音多频信号解码模块（5）、主控模块（6）、飞行控制模块（11）、电源模块（15）和用户控制终端（18）；其中，所述双音多频信号接收模块（1）用于接收经用户控制终端（18）发送过来的双音多频信号，并将其发送给双音多频信号解码模块（5）；所述双音多频信号接收模块（1）包括GSM模块（3）、音频接口（4）与第一串行接口（2），GSM模块（3）安装有SIM卡；其中，所述串行接口（2）用于建立双音多频信号接收模块（1）和主控模块（6）之间的通信连接；所述GSM模块（3）接收经用户控制终端（18）发送过来的双音多频信号，并通过音频接口（4）将该双音多频信号发送至双音多频信号解码模块（5）；其中，所述GSM模块（3）要求拥有能用于和主控模块（6）建立连接的AT命令集；所述音频接口（4）的输出信号幅值不低于500mv；第一串行接口（2）要求能够支持全双工异步串行，其波特率为9600；所述双音多频信号解码模块（5）用于对接收到的双音多频信号进行解码，产生相应的二进制代码，并发送给主控模块（6）；该模块包括解码芯片和外围电路；其中，所述解码芯片必须能够对12种频率组合的双音多频信号输入进行解码，并产生4bit的二进制代码输出；同时，所述外围电路要求具有滤波功能，能够将低于600Hz高于1500Hz的干扰信号滤除；所述主控模块（6）负责读取按键对应的二进制代码，并产生一组对应的脉位调制信号；该模块包括微处理器（9）、I/O接口（8）、第二串行接口（7）和PWM模块（10）；其中，微处理器（9）主频要求不低于8MHz，字长不低于8位，内存不少于8KB；I/O接口（8）为通用接口，最大输入输出电流不低于20mA；第二串行接口（7）具有异步串行功能，具有能产生0至2.5ms；PWM模块（10）要求能产生0至2.5ms，周期20ms的波形；所述飞行控制模块（11）用于根据主控模块（6）发送的脉位调制信号，利用姿态控制算法得到电机的电压控制量；该模块包括控制器（12）、姿态检测传感器（13）；其中，控制器（12）主频要求不低于16MHz，字长不低于8位，内存不少于64KB，拥有8位以上定时器和6路以上10位模数转换器，具有I2C通信功能；要求姿态检测传感器（13）所采用的陀螺仪具有I2C通信功能，测量角速度范围在±2000rad/s之间，输出数字信号频率不低于400Hz；要求姿态检 测传感器（13）所采用的加速度计测量范围不低于8g，分辨率不低于10位，具有I2C通信功能；所述电源模块（15）包括电池（17）和电平转换模块（16），电池（17）的作用是提供系统总电源并为四旋翼飞行器的电机供电；电平转换模块（16）作用是根据系统中各功能模块的工作电平为它们供电；特别的，要求电池（17）容量不低于2000mAh；电平转换模块（16）要求能够将电池（17）电压转换为3.3V‑‑9V的连续可调电压；所述双音多频信号接收模块（1）、双音多频信号解码模块（5）、主控模块（6）、飞行控制模块（11）、电源模块（15）均安装在四旋翼飞行器上；用户控制终端（18）与双音多频信号接收模块（1）之间通过电讯号实现通信；双音多频信号接收模块（1）的输出端和双音多频信号解码模块（5）的输入端相连，双音多频信号解码模块（5）的输出端与主控模块（6）的输入端相连，主控模块（6）的输出端与飞行控制模块（11）的输入端相连；电源模块（15）同双音多频信号接收模块（1）、双音多频信号解码模块（5）、主控模块（6）、飞行控制模块（11）分别相连。