使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃妮S飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃妮S飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于四軸飛行器的視頻采集設(shè)備主要用于航拍領(lǐng)域。由于它的尺寸較小、重量較 輕、飛行平穩(wěn)、具備自主導(dǎo)航飛行能力等等特點，其運用也越來越廣泛。傳統(tǒng)的四軸飛行器 視頻采集設(shè)備一般采用無線射頻信號來控制飛行器，需要單獨的遙控器。同時視頻信號的 傳輸也是采用無線射頻的方式，不僅清晰度不高、失真較大，同時也需要額外的視頻接收和 顯示設(shè)備，使得整個控制端過于復(fù)雜，而且攜帶起來非常不方便。wifi作為一種常見的無線 通信方式，其穩(wěn)定、傳輸數(shù)據(jù)量大、通信距離較遠(yuǎn)，同時也是一種十分常見的無線傳輸方式， 廣泛地集成在我們?nèi)粘５碾娮釉O(shè)備之中（手機、筆記本）。wifi視頻傳輸技術(shù)較為成熟、可 以滿足高清視頻傳輸，也十分適用于四軸飛行器視頻采集設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述所述不足，本發(fā)明的目的是公開一種使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃?軸飛行器。其控制和視頻信號的傳輸均采用wifi網(wǎng)絡(luò)信號實現(xiàn)，只需要一個手機客戶端，就 可以完成對視頻的接收和對四軸飛行器的操作，十分的簡單和方便，用戶體驗也更好，以解 決上述問題至少一個方面。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃?軸飛行器設(shè)備，包括飛控板、wifi路由模塊、電源部分、電機驅(qū)動、攝像頭、手機程序模塊，飛 控板基于stm32芯片Wifi，擁有陀螺儀、加速度計外設(shè)；wifi路由采用RT5350芯片，具有8M FLASH和32M SDRAM，wifi路由模塊采用開源的openwrt操作系統(tǒng)；攝像頭為最大分辨率 720p的USB無驅(qū)攝像頭；手機程序模塊采用android系統(tǒng)開發(fā)；通過wifi路由和手機之間 建立的局域網(wǎng)，實現(xiàn)對控制信號和視頻信號的傳輸；可以通過手機客戶端實現(xiàn)對四軸飛行 器各種運動狀態(tài)的控制，在移動終端上查看四軸飛行器拍攝到的視頻并且對視頻信號進(jìn)行 存儲。
[0005] 飛控板部分主要用于控制四軸飛行器的各種飛行運動，主要包括垂直運動，俯仰 運動，滾轉(zhuǎn)運動，偏航運動，前后運動，側(cè)向運動。四軸飛行器是一個具有6個自由度和4個 輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng)，具有不穩(wěn)定和強耦合等特點，所以控制其穩(wěn)定飛行也是關(guān)鍵。本系統(tǒng)采 用常用的PID控制算法來進(jìn)行控制，主控通過計算分析陀螺儀、加速度計等采集到的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行四軸飛行器控姿態(tài)的解算，和預(yù)定的四軸飛行器姿態(tài)進(jìn)行比較，通過PID運算將控制 量輸出給四個電機完成對四軸飛行器姿態(tài)的控制。主控與wifi路由模塊的通訊使用RS232 串口，可以接收控制命令，并且傳輸四軸飛行器運行參數(shù)。四軸的運動控制主要由四個變量 完成，它們分別是油門（throttle)，控制四軸飛行器的上升下降；航向（yaw)，控制四軸旋 轉(zhuǎn)；翻滾（roll)，控制四軸向左向右；俯仰（pitch)，控制四軸飛行器的前進(jìn)后退。
[0006] Wifi路由器采用微型wifi路由模塊，通過燒寫OpenWRT操作系統(tǒng)進(jìn)行編程和功能修 改，OpenWRT是一個嵌入式的Linux發(fā)行版，是主流路由器固件之一。路由具有USB和RS232 接口，通過燒寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，在USB接口上掛載一個網(wǎng)絡(luò)攝像頭，使用RS232接口和四 軸主控進(jìn)行通信。wifi路由器將網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍攝到的視頻傳輸給手機客服端，供用戶查看。 同時wifi路由器將手機客戶端傳輸過來的控制命令通過串口傳輸給四軸主控，控制四軸飛 行器進(jìn)行各種飛行運動?？刂泼畈捎帽?的協(xié)議完成，采用ASC- II碼格式進(jìn)行傳輸。
[0007] 表1控制命令幀格式
[0008]

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的總體框圖。
【具體實施方式】
[0010] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0011] 如圖1所示，本發(fā)明公開了一種使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃妮S飛行器，主 要包括飛控板、wifi路由模塊、電源部分、電機驅(qū)動、攝像頭、手機程序模塊。飛控板基于 stm32芯片Wifi，同時擁有陀螺儀、加速度計等外設(shè)；wifi路由采用RT5350芯片，同時具有8M FLASH和32M SDRAM，路由的操作系統(tǒng)采用開源的openwrt操作系統(tǒng)；攝像頭為最大分辨率 720p的USB無驅(qū)攝像頭；手機應(yīng)用程序采用android進(jìn)行開發(fā)。
[0012] 飛控板負(fù)責(zé)對四軸飛行器的飛行進(jìn)行控制，主要包括保持飛行的穩(wěn)定和接收控制 命令完成預(yù)定的飛行運動。四軸飛行器是一個具有6個自由度和4個輸入的欠驅(qū)動系統(tǒng)，同 時在飛行過程中空氣流動等干擾都會對影響飛行的平穩(wěn)，所以控制四軸平穩(wěn)飛行是關(guān)鍵。 飛控板通過陀螺儀和加速度計測量得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過姿態(tài)解算算法得到四軸飛行器的飛行 姿態(tài)。將飛行姿態(tài)作為PID控制算法的反饋量，輸出合適的PWM脈沖，控制四個電機，就能 實現(xiàn)四軸平穩(wěn)飛行。在正式飛行前，需要進(jìn)行PID參數(shù)整定，來得到合適的PID參數(shù)。
[0013] 飛控板對控制命令的接收主要通過串口由wifi路由模塊轉(zhuǎn)發(fā)過來。四軸的運動控 制主要由四個變量完成，它們分別是油門（throttle)，控制四軸飛行器的上升下降；航向 (yaw)，控制四軸旋轉(zhuǎn)；翻滾（roll)，控制四軸向左向右；俯仰（pitch)，控制四軸飛行器的 前進(jìn)后退。使用表1所示的通信協(xié)議，wifi路由通過串口轉(zhuǎn)發(fā)由手機端傳輸過來的控制命 令給飛控板，完成四軸飛行器運動狀態(tài)的控制。
[0014] wifi路由模塊負(fù)責(zé)整個四軸設(shè)備的通信和視頻傳輸。模塊主要是基于一個RT5350 芯片。RT5350是一個主要用于路由和wifi熱點的片上系統(tǒng)（S0C)芯片，它以Imagination Technologies公司的MIPS3224KEC為核心，同時集成了 wifi模塊，USB模塊。為了滿足視頻 傳輸?shù)囊螅K同時配備了 8M FLASH和32M SDRAM。通過對RT5350燒寫開源的OpenWRT 固件，同時安裝SER2NET網(wǎng)口、串口數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)軟件，實現(xiàn)串口的wifi網(wǎng)絡(luò)透傳；安裝攝像頭驅(qū) 動，實現(xiàn)wifi視頻的傳輸。
[0015] 手機操作客戶端采用java編寫基于android系統(tǒng)的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序主要實 現(xiàn)：使用wifi連接四軸飛行器端的wifi路由，構(gòu)建wifi局域網(wǎng)；訪問wifi路由端掛載的攝像 頭，實現(xiàn)對拍攝的視頻進(jìn)行實時顯示和存儲；具有搖桿、按鍵等操作控件，實現(xiàn)對四軸飛行 器飛行運動進(jìn)行控制；具有異常處理功能，比如當(dāng)wifi斷開連接時，會有報警提示，同時四 軸飛行器會自動返航。
[0016] 以上僅為發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此。任何以本發(fā)明 為基礎(chǔ)，為實現(xiàn)基本相同的技術(shù)效果，所作出地簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于 本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種使用Wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃妮S飛行器，包括飛控板、wifi路由模塊、電源 部分、電機驅(qū)動、攝像頭、手機程序模塊，飛控板基于Stm32芯片Wifi，擁有陀螺儀、加速度 計外設(shè)；wifi路由采用RT5350芯片，具有8M FLASH和32M SDRAM，wifi路由模塊采用開源 的openwrt操作系統(tǒng)；攝像頭為最大分辨率720p的USB無驅(qū)攝像頭；手機程序模塊采用 android系統(tǒng)開發(fā)； 其特征在于：通過wifi路由和手機之間建立的局域網(wǎng)，實現(xiàn)對控制信號和視頻信號的 傳輸；可以通過手機客戶端實現(xiàn)對四軸飛行器各種運動狀態(tài)的控制，在移動終端上查看四 軸飛行器拍攝到的視頻并且對視頻信號進(jìn)行存儲。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軸飛行器，其特征在于：飛控板負(fù)責(zé)對四軸飛行器的飛行 進(jìn)行控制，包括保持飛行的穩(wěn)定和接收控制命令完成預(yù)定的飛行運動。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軸飛行器，其特征在于：飛控板與wifi路由模塊的通訊使 用RS232串口，接收控制命令，并且傳輸四軸飛行器運行參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四軸飛行器，其特征在于：wifi路由模塊負(fù)責(zé)整個四軸設(shè)備的 通信和視頻傳輸，采用微型wifi路由模塊，通過燒寫openWRT固件，實現(xiàn)掛載USB攝像頭和 串口 wifi透傳。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的四軸飛行器，其特征在于：手機程序模炔基于android操作 系統(tǒng)，手機程序模塊具有搖桿、按鍵操作控件。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的四軸飛行器，其特征在于：wifi斷開連接 時，四軸飛行器自動返航。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用wifi進(jìn)行操控和視頻傳輸?shù)乃妮S飛行器，包括飛控板、wifi路由模塊、電源部分、電機驅(qū)動、攝像頭、手機程序模塊。wifi路由模塊安裝在四軸飛行器上，通過和操作設(shè)備(智能手機)之間建立wiFi局域網(wǎng)，實現(xiàn)對四個飛行控制信號(油門，偏航，前后，側(cè)向)的接收。同時wifi路由模塊通過串口與四軸飛行器主控板進(jìn)行通信，將接收到的控制信號傳輸給飛行器主控板，實現(xiàn)對四軸飛行器的控制。wifi路由模塊掛載了一個USB攝像頭，其拍攝的視頻可以在操作設(shè)備端通過wifi進(jìn)行實時觀看和存儲。四軸飛行器的操作控制和視頻顯示，都集中在手機客戶端，操作起來十分的簡單和方便，用戶體驗更好。
【IPC分類】H04N7/18, G05D1/10
【公開號】CN105589469
【申請?zhí)枴緾N201410562593
【發(fā)明人】鄭睿, 陳名鋒
【申請人】武漢樂享視界科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月21日