專利名稱：基于gsm模塊的模型飛機控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模型飛機控制器，特別涉及一種基于GSM模塊的模型飛機控制器。
背景技術：
RC(無線遙控)模型飛機是一項重要的、吸引了美國和世界其他國家成千上萬機模愛好者的業(yè)余愛好。
RC模型飛機包括以下部分機身，包括機艙、推進器、機翼和方向舵/升降舵等；引擎和伺服系統(tǒng)；無線接收機和天線；飛行用電池；用做發(fā)射機兼控制器的無線電裝置。
除了無線電裝置，其他所有部件都放置在飛機本身內。
進行控制的傳統(tǒng)方式是使用視距無線電。
在美國，F(xiàn)CC(美國通信委員會)將RC模型飛機控制使用頻率指定在72-73MHz。每個控制信道的帶寬為2KHz。因此，在頻帶內一共有50個信道。還可以使用其他6個大約27MHz的信道。這些信道均為真實的模擬物理信道。在其他國家，用于RC機?？刂破鞯念l率或許會有差別。
通常情況下，需要2-4個信道來控制單個飛機模型的飛行。而較復雜的控制器則需要多達10個信道。
以上描述的RC系統(tǒng)具有下列不足之處每個用戶的信道數(shù)量是有限的；當許多用戶正在一起飛行時，同信道或鄰近信道產生的干擾太強以致于無法準確地控制飛機；控制距離是有限的。這完全是由發(fā)射機的功率和接收機的靈敏度決定的；傳輸方式是單向的，信號無法反饋回來。使得無法實現(xiàn)閉環(huán)控制或照片回傳等的其他功能；制造一個高質量系統(tǒng)的成本過高。

發(fā)明內容
在下面的段落里，我們會推薦一種基于GSM的飛機模型控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能有效地解決使用傳統(tǒng)控制方式存在的所有問題。
我們建議使用2個GSM模塊來實現(xiàn)控制信號在無線發(fā)射裝置和目標飛機之間的通信。一個模塊用做發(fā)射機，另一模塊用做接收機。飛機的其他組成部分保持原樣。只是把信號傳輸部分替換成了GSM系統(tǒng)。
當用戶準備放飛他的模型飛機時，他將在發(fā)射機上撥接收機的號碼，以致可以建立信道?？刂菩盘柋晦D換成數(shù)字信號，形成準備發(fā)送的GSM幀。信號傳送經(jīng)過GSM基站和中心網(wǎng)絡；這與傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的視距無線通信是完全不同的。
使用數(shù)字化的幀結構，使多個控制信號在一起成為分組而傳送。這等效于多個控制信道。但是，這種方法與需要多個真實物理信道的傳統(tǒng)方法是截然不同的。
還有可能用一個商務GSM蜂窩電話作為發(fā)射機來替代一個GSM模塊。
另一種可能性是只以語音來控制飛機。這樣，就可以省去無線發(fā)射機的手動控制部分。
除了GSM，其他無線通信系統(tǒng)(如IS-95、CDMA-1X、UMTS、CDMA-2000、WLAN等)均可派上同樣的用途。
可以使用蜂窩電話模型(GSM或其他等等)來控制模型汽車、模型坦克、模型直升機、模型機器人、模型船艇和玩具等等。
與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)表現(xiàn)出如下優(yōu)點不使用指定的控制頻率；控制的距離明顯延長。一般，不需要視距；沒有同信道或鄰近信道干擾；對于每個用戶能支持更多的信道；能支持返回信號。
唯一的不足就是，當使用GSM網(wǎng)絡控制飛行時，用戶必須支付蜂窩電話費。因為每次飛行的時間只會持續(xù)10-30分鐘，所以產生的費用不會成為用戶的負擔。


在附圖中，相同的參考號識別相同的或實質上相似的元件或操作。為方便區(qū)分討論的特定元件或操作，參考號中最高有效位數(shù)字指示了某元件第一次出現(xiàn)在附圖中的圖號。(例如，元件201是在圖2中第一次出現(xiàn)并討論的)。
依照慣用的電子電路表示法，電子元器件的尺寸并不需要按實際尺寸的比例來畫，并且，為了增強附圖的可讀性，不同的元器件可以適當放大或縮小。附圖中已經(jīng)除去了元器件的細節(jié)，使之不包含諸如元器件的具體位置和這些元器件間具體準確的連接方式之類的細節(jié)，當這些細節(jié)與本發(fā)明無關時。
在這里，標題僅僅是為了方便閱讀，并不對要求權利的本發(fā)明的范圍和意義產生任何必要的影響。
圖1a是方塊圖，說明基于GSM的控制信號發(fā)射機的元件和結構。它是無線電裝置的一個部分。
圖1b是方塊圖，說明基于GSM的控制信號接收機的元件和結構，它位于模型飛機的機艙內。
圖2a展示了基于GSM的發(fā)射機的PCB板上的主要元器件和結構。
圖2b展示了基于GSM的接收機的PCB板上的主要元器件和結構。
圖3a表示了狀態(tài)機的流程圖，所述狀態(tài)機是嵌入在基于GSM的發(fā)射機的微控制器中的。
圖3b表示了狀態(tài)機的流程圖，所述狀態(tài)機是嵌入在基于GSM的接收機的微控制器中的。
具體實施例方式
本發(fā)明描述了一種基于GSM的方法和設備，用于在一個無線控制模型飛機系統(tǒng)中傳輸控制信號。在以下的描述中包含了大量的特殊細節(jié)，以提供對于本發(fā)明的實施例的透徹理解。但是，對于相關行業(yè)的資深人士，無需一個或多個特定細節(jié)，或使用其他方法、元器件等等就可以實施本發(fā)明。另一方面，為了避免對于理解本發(fā)明的各個實施例的一些方面的困難，本文未對眾所周知的結構和操作進行詳細描述。
在整個詳述過程中，“一個實施例”或“實施例”的意思是在本發(fā)明的至少一個實施例中包括與這種實施例相關聯(lián)而描述的特定特性、結構或特征。因此，在整個過程中，出現(xiàn)在整個說明書中不同的地方的短語“一個實施例”或“實施例”并非全部都指同一個實施例。此外，在一個或多個實施例中，可能按任何合適的方式組合特殊的特性、結構或特征。
此外，雖然本發(fā)明是以GSM協(xié)議的形式來描述的，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法同樣能適用于任何蜂窩電話和其他用以支持語音、消息或其他數(shù)據(jù)通信的無線電信系統(tǒng)。一些例子可以是CDMA、3G、PHS、藍牙和無線LAN等等。
并且，雖然是以模型飛機來描述本發(fā)明的，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法同樣能適用于任何能遠程控制的物體來執(zhí)行任何功能。一些例子可以是模型車、模型船艦和機器人等等。
并且，雖然是以手動操作控制手柄或開關來描述本發(fā)明的，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法同樣能應用于其他有意義的控制信號。一些例子可以是話音和鍵盤等等。
并且，雖然是作為單向傳輸方式來描述本發(fā)明的，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法必然能用來進行雙向傳輸。例如，使用返回發(fā)送信號的一個例子可以是發(fā)送通過安裝在飛機上的照相機拍下的照片或視頻。
并且，雖然是作為通過電路切換數(shù)據(jù)信道傳輸控制信號來描述本發(fā)明的，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法同樣能適用于其他類型的信道。一些例子可以是語音信道、短消息服務或基于GSM系統(tǒng)的GPRS。
因此，以下描述的只是本發(fā)明的一個實施例，該實施例針對在一個方向上，在GSM網(wǎng)絡的電路切換數(shù)據(jù)信道上，對于產生模型飛機的控制信號的控制手柄/開關的傳輸。
系統(tǒng)組成圖1a和1b分別顯示了本發(fā)明中的發(fā)射機和接收機一個實施例包括的方塊圖。
在圖1a中，游戲者102通過移動無線電控制面板103上的手柄和開關而產生模擬控制信號。通過位于無線電中的傳感器104，使移動轉化為電子信號。這樣產生的電子信號是多維的或多信道的。例如，一個3信道的控制信號可能包括控制模型飛機的副翼(位于機翼上面)、方向舵和升降舵的信號。
把多個信道模擬信號傳送到基于GSM的發(fā)射機，發(fā)射機位于PCB板101上。它有五個主要元器件，ADC組105，多路復用單元106，微控制器107，GSM模塊108和附帶的SIM卡109，卡109是GSM模塊108進行正確操作所必備的。
在PCB板101上，首先通過ADC組105使信號數(shù)字化，再經(jīng)過106進行多路復用。然后，根據(jù)GSM協(xié)議進一步處理信號以形成幀(107)。會在后面的圖3a中給出有關107執(zhí)行的處理的更詳細說明。通過調用AT指令或其他程序方法，把GSM幀傳送到GSM模塊108。模塊108通過天線110向連接的GSM基站發(fā)射RF信號。
被傳送的信號經(jīng)過與發(fā)射機上GSM模塊連接的基站，然后，GSM中心網(wǎng)絡，接著經(jīng)過與接收機上GSM模塊連接的基站，最后到達接收機。在圖中并未示出GSM基站和GSM中心網(wǎng)絡。
在接收機端，首先由天線130獲取基站信號，然后，通過GSM模塊128進行解調。需要SIM卡129以使GSM模塊128的工作正確。把解調的GSM幀送往微控制器127，通過調用AT指令或其他程序做進一步的處理。
在微控制器127中，對數(shù)據(jù)解除幀結構和進行處理。稍后將會在圖3b中詳細討論。然后，通過126對信號進行去復用，然后通過DAC組把信號轉換成模擬信號。
伺服系統(tǒng)124得到這些模擬信號，相應地控制模型飛機(122)的副翼、方向舵和升降舵等等(123)的移動。
如圖2a和2b所示，發(fā)射機或接收機的硬件系統(tǒng)各包含一個帶有天線的GSM模塊，天線放置在一塊小的PCB板200或210上。
在圖2a中，PCB板200上的主要元器件為帶有天線201的GSM模塊202，SIM卡插座203，微處理器204，多路復用單元205，ADC組206和一個連接器207。
把從傳感器出來的模擬信號通過連接器207送往電路板，隨后由ADC組206轉換成數(shù)字信號。然后通過205對數(shù)字信號進行多路復用，并饋送入微處理器204中。根據(jù)圖3a所示的流程圖在204中對信號進行處理。然后，把所產生的GSM幀或塊送往GSM模塊202。GSM模塊202執(zhí)行所有必需的GSM物理層處理，然后通過天線201發(fā)射出RF信號。
在圖2b中，PCB板210上的主要元器件為帶有天線211的GSM模塊212，SIM卡插座213，微控制器214，多路復用單元215，DAC組216和連接器217。
天線211首先接收RF信號，然后，GSM模塊212將執(zhí)行全部的解調工作，并將解調的信號塊傳送到微處理器214。在214中根據(jù)圖3b所示的流程圖對信號進行處理。然后，把所產生的數(shù)字信號送往215進行去復用。接著通過DAC組216把信號轉換成模擬信號，再通過連接器217傳送到伺服系統(tǒng)。
軟件在圖3a和3b中給出狀態(tài)機或嵌入微控制器中的軟件程序的結構。
圖3a描述發(fā)射機微處理器的狀態(tài)機。在接通開關后，狀態(tài)機從300開始運行。最首要的一件事情就是指示GSM模塊建立與GSM網(wǎng)絡的連接，如301所示。然后，它進入一個循環(huán)，以等待開始起飛的信號(302和303)。如果接收到信號，它會指示GSM模塊撥出接收機端GSM模塊的蜂窩電話號碼來得到一個僅有的數(shù)據(jù)連接(304)。
在建立連接后，進入處理發(fā)送所需要數(shù)據(jù)的一個循環(huán)，它會不停地接收從傳感器(305)來的的信號，形成數(shù)據(jù)塊(306)，并且發(fā)送到GSM模塊(307)。一旦接收到停飛的信號，它就會指示模塊停止(309)。在模塊停止后，它又重新進入等待起飛的循環(huán)。
同樣地，圖3b描述的是接收機微處理器的狀態(tài)機。在接通開關后，狀態(tài)機從320開始運行。最首要的一件事情就是指示GSM模塊建立與GSM網(wǎng)絡的連接，如321所示。然后，進入等待來電的循環(huán)(322和323)。如果接收到一個來電，則它將指示GSM模塊選擇和建立一個僅有的數(shù)據(jù)連接(324)。
在建立連接后，它會進入一個循環(huán)，該循環(huán)處理從GSM模塊接收到的數(shù)據(jù)塊，解除數(shù)據(jù)塊的幀(325)，并進行處理(326)，然后把它們傳送到伺服系統(tǒng)(327)。一旦另一端終止了呼叫(328)，它就會指示模塊停止(329)。在停止后，又進入等待來電的循環(huán)。
結論，上面揭示基于GSM的模型飛機控制器。本發(fā)明的方法和設備是簡單、可靠的，且能適用于許多不同場合，從控制目標到無線網(wǎng)絡環(huán)境。
將從上述說明理解，為了說明的目的而已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例，但是可以作出各種修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，除了由所附的權利要求書限定外，本發(fā)明不受限制。
因此，以上對本發(fā)明的實施例進行的詳盡描述的目的并不在于僅僅把它局限在某一確定的范圍內。同時，熟悉本技術領域相關技術的人員會理解，為了說明的目的而在上面描述本發(fā)明的特殊實施例和例子，在本發(fā)明范圍內的各種相關的修改也是可能的。例如，以某一特定排序給出步驟，替換的實施例可以執(zhí)行具有不同排序的步驟的例行程序。可以把這里所提供的本發(fā)明的學說應用于不一定是以上陳述的GSM系統(tǒng)的其它系統(tǒng)。本發(fā)明可以根據(jù)詳細說明進行各種修改。
權利要求
1.使用蜂窩電話、無線電傳呼機、無線本地回路、無線家庭網(wǎng)絡或無線LAN模塊來控制模型飛機、模型車、模型船艦、機器人或其他無線控制運動的物體的一種系統(tǒng)和方法，包括a.發(fā)射機；b.接收機。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于于發(fā)射機子系統(tǒng)包括a.控制面板；b.一個或多個傳感器；c.ADC組；d.多路復用單元；e.微控制器；f.帶有SIM卡和天線的GSM模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于電路包括a.一個或多個傳感器；b.ADC組；c.多路復用單元；d.微控制器；e.帶有SIM卡和天線的GSM模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于使用權利要求2的子系統(tǒng)和權利要求3的電路處理發(fā)射機端的一種方法，包括a.通過連接器把來自傳感器的模擬信號傳送至電路板；b.模擬信號經(jīng)過ADC組轉換為數(shù)字信號；c.然后，數(shù)字信號經(jīng)過多路復用和送至微處理器處；d.處理信號；e.把所產生的GSM幀或塊送入GSM模塊中；f.GSM模塊進行所有必需的GSM物理層處理；g.通過天線發(fā)射RF信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于狀態(tài)機在發(fā)射機的微處理器中運行，包括如下步驟a.從接通電源后開始運行；b.指示GSM模塊建立與GSM的連接；c.進入等待開始起飛信號的一個循環(huán)；d.當接收到起飛信號時，指示GSM模塊撥在接收機端的GSM模塊的蜂窩電話號碼以作出數(shù)據(jù)呼叫、話音呼叫、SMS連接或GPRS連接；e.在建立連接之后，進入處理需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的一個循環(huán)處理來自傳感器的信號，形成數(shù)據(jù)塊，并傳送給GSM模塊；f.在接收到停飛信號后，指示模塊停止；g.在停止后重新進入等待起飛的循環(huán)。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于接收機的子系統(tǒng)包括a.一套控制靶、副翼、方向舵、升降舵等等；b.一個或多個伺服系統(tǒng)；c.DAC組；d.去復用單元；e.微控制器；f.帶SIM卡和天線的GSM模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于電路包括a.一個或多個傳感器；b.DAC組；c.去復用單元；d.微控制器；e.帶SIM卡和天線的GSM模塊。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于通過權利要求6的子系統(tǒng)和權利要求7的電路處理接收機端的一種方法，包括a.天線首先接收到RF信號；b.GSM模塊執(zhí)行所有解調的工作c.將解調的信號塊發(fā)送到微控制器；d.進行信號處理；e.對所產生的數(shù)字信號進行去復用；f.通過DAC組將信號轉換為模擬信號；g.然后通過連接器將信號傳送到伺服系統(tǒng)。
9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)和方法，其特征在于狀態(tài)機在接收機的微處理器中運行，包括如下步驟a.從接通電源開始工作；b.指示GSM模塊建立與GSM網(wǎng)絡的連接；c.進入等待來電呼叫的循環(huán)；d.如果接收到來電，則指示GSM模塊接起電話，并根據(jù)呼叫者的要求建立數(shù)據(jù)呼叫，話音呼叫，SMS連接或GPRS連接；e.在連接建立后，進入處理來自GSM模塊的數(shù)據(jù)塊的循環(huán)，解除數(shù)據(jù)塊的幀，并進行數(shù)據(jù)處理，以及將他們傳送給伺服系統(tǒng)；f.如果另一方終止呼叫，則指示模塊停止；g.在停止后，重新進入等待來電的循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了基于GSM或其他無線系統(tǒng)的一種方法，該方法用來控制模型飛機或其他飛行物體。該方法包括發(fā)射機子系統(tǒng)和接收機子系統(tǒng)。發(fā)射機和接收機均包含用來傳輸控制信號的GSM模塊。把控制信號轉換成數(shù)字信號，并組合成GSM數(shù)據(jù)幀或塊。可以使用任何GSM話音信道，數(shù)據(jù)信道，SMS或者GRPS來傳輸控制信號。利用新方法可以完全解決或顯著改善傳統(tǒng)方法中出現(xiàn)的干擾、控制距離、反向信道和信道數(shù)的問題。
文檔編號A63H30/04GK1575840SQ200410048970
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月14日 優(yōu)先權日2003年6月13日
發(fā)明者翁義 申請人:翁義