專利名稱：一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的遙控汽車模型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線遙控汽車模型技術(shù)，特別是涉及通過移動互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻信號與遙控信號、實現(xiàn)遠程遙控的汽車模型裝置。
背景技術(shù)：
FPV汽車模型是一種很受歡迎的高科技車輛模型。FPV(First Person View)即“第一人稱主視角”，它通過在車輛模型上加裝攝像頭，利用無線電實時回傳視頻圖像到控制端，直接通過屏幕操控。目前的FPV汽車模型在傳輸模型端的視頻信號與用戶控制端遙控信號的時候，是通過無線電直接傳輸?shù)?，存在以下三點不足:1.由于受到無線信號發(fā)射功率的限制和地面障礙物的影響，汽車模型工作距離受到限制，往往只有幾十米，影響了圖像傳輸質(zhì)量和玩家樂趣。2.控制端直接發(fā)射電磁波控制模型,長時間操作對人體會產(chǎn)生電磁福射。3.缺乏頻譜管理機制，無法避免模型間的信號干擾，還有可能對合法用戶的頻譜產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有FPV汽車模型信號傳輸技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明采用無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸汽車模型與用戶控制端之間的視頻信號、控制信號，使得FPV汽車模型的遙控距離不再受到限制，并提供清晰的圖像傳輸質(zhì)量，減少對人體的電磁輻射。2.技術(shù)方案I) 一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的遙控汽車模型裝置，分模型端和控制端兩部分組成，汽車模型上加裝有攝像頭和移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過無線互聯(lián)網(wǎng)實時傳輸視頻圖像；控制端則采用軟件方式在接入互聯(lián)網(wǎng)的普通PC機上實現(xiàn)視頻圖像的接收播放與控制信號的發(fā)射，可實時顯示模型端拍攝到的視頻信息，并發(fā)送用戶控制信號控制車輛模型的運行，通過USB接口的手柄完成對車模的控制。2)模型端除了模型車的機械系統(tǒng)外，采用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)接入模塊驅(qū)動、控制模塊、視頻信號處理模塊、攝像頭驅(qū)動、音頻信號處理模塊和攝像頭驅(qū)動六大模塊，并與車模舵機與電機驅(qū)動電路一起集成在一塊帶有ARM的電路板上。3)模型端的控制模塊通過嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，控制視頻的采集和編碼、控制信號通過移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊進行傳輸、向舵機與電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制信號、通過速度檢測模塊的檢測信息計算車模速度、通過電量檢測模塊的檢測信息計算電池電量等。4)模型端載有攝像頭與移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過移動互聯(lián)網(wǎng)將采集的視頻、音頻、速度、電量等信息傳輸?shù)娇刂贫恕?5)模型端機械系統(tǒng)主要組成部分包括底座、電機和舵機三部分；電機位于底座后部，直接帶動車模兩后輪轉(zhuǎn)動，是車模向前運動的驅(qū)動力；舵機位于底座前部，控制前輪的轉(zhuǎn)向；舵機與電機由其驅(qū)動電路發(fā)送的脈沖寬度調(diào)至(PWM)信號控制。6)模型端通過在驅(qū)動輪的齒輪旁安裝紅外發(fā)射器和接收傳感器，檢測模型運行速度；齒輪運行過程中傳感器就會收到的脈沖信號，統(tǒng)計脈沖信號的頻率，就可以實時地換算出小車的運行速度。7)模型端攝像頭采集的視頻信號，先進行壓縮編碼再進行傳輸，以節(jié)約流量提高傳輸效率；經(jīng)過壓縮編碼后的視頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行視頻解碼，再進行播放。8)模型端麥克風采集的音頻信號，先進行壓縮編碼再進行傳輸，以節(jié)約流量提高傳輸效率；經(jīng)過壓縮編碼后的音頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行音頻解碼，再進行播放。9)控制端采用一臺PC機和控制手柄實現(xiàn)，用軟件方式完成對手柄的驅(qū)動，以及視頻信號的接收與播放，控制信號的發(fā)射；除USB接口手柄外，其它模塊都在PC機上通過軟件的方式實現(xiàn)；通信模塊負責通過底層通信協(xié)議與模型端建立通信連接，并傳輸視頻與控制信息；USB接口手柄通過USB接口手柄驅(qū)動將用戶的操作信息輸入到車?？刂颇K；車?？刂颇K通過分析用戶操作信息，產(chǎn)生對模型車的控制信號，并通過通信模塊傳輸?shù)侥Ｐ投丝刂栖嚹５倪\動；視頻信號處理模塊通過通信模塊獲取模型端接收到的視頻信號、音頻信號、車模速度信息和電池電量信息，采用模型端相同的編碼方式對視頻信號進行解碼，并送到屏幕和音箱設(shè)備播放音頻視頻，顯示速度信息和電量信息。3.有益效果采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以達到以下五項有益效果:I)有移動互聯(lián)網(wǎng)信號的地方車模即可工作，遙控范圍不再受到距離的限制。2)控制端不再輻射電磁波，減少對人體危害，綠色無污染。3)控制端通過軟件方式在PC機上實現(xiàn)，降低了控制端成本，減少了浪費。4)模型端通過移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊接入移動互聯(lián)網(wǎng)，在運營商分配的合法頻段傳輸信號，避免了相互干擾。其輻射功率符合國家標準，減少了電磁污染。5)高速穩(wěn)定的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，為清晰的實時圖像傳輸提供了保證。


圖1為本發(fā)明的技術(shù)方案的示意圖。圖2為本發(fā)明中模型端的技術(shù)框圖。圖3為本發(fā)明中視頻信號處理過程示意圖。圖4為本發(fā)明中音頻信號處理過程示意圖。圖5為本發(fā)明中速度檢測的示意圖。圖6為本發(fā)明中控制端總體示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案包括了模型端和控制端兩大部分。模型端是指帶有電機和攝像頭的車輛模型，可以根據(jù)接收到的控制信號運行?？刂贫耸侵赣脩舻目刂剖直鸵曨l顯示界面，可以將用戶的操作信息發(fā)送給模型端。如圖1所示，本發(fā)明在模型端上加裝移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過無線互聯(lián)網(wǎng)實時傳輸視頻圖像，控制端則采用軟件方式在接入互聯(lián)網(wǎng)的普通PC機上實現(xiàn)視頻圖像的接收與控制信號的發(fā)射，用戶通過USB接口的手柄完成對車模的控制。模型端除了模型車的機械系統(tǒng)外，采用嵌入式系統(tǒng)完成對移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊的驅(qū)動、視頻信號的處理、對機械系統(tǒng)的控制等功能?？刂贫藙t為一臺PC機和控制手柄，用軟件方式完成對手柄的驅(qū)動，以及視頻信號的接收與播放，控制信號的發(fā)射。如圖2所示為模型端的技術(shù)框圖。虛線框中的接入模塊驅(qū)動、控制模塊、視頻信號處理模塊、攝像頭驅(qū)動、音頻信號處理模塊和攝像頭驅(qū)動六個部分通過模型車上的嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，和車模舵機與電機驅(qū)動電路一起集成在一塊帶有ARM的電路板上。模型車通過移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊和嵌入式系統(tǒng)上的接入模塊驅(qū)動接入到移動互聯(lián)網(wǎng)中。模型車與控制端建立通信以后，移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊接收控制信號由接入模塊驅(qū)動交給整個系統(tǒng)的控制模塊?？刂颇K負責分析收到的控制信號，并向車模舵機與馬達驅(qū)動電路以及攝像頭驅(qū)動模塊發(fā)送指令。舵機與電機驅(qū)動電路根據(jù)收到的指令，輸出兩路脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號。一路到舵機控制其轉(zhuǎn)角，一路控制直流驅(qū)動電機調(diào)整車速。攝像頭驅(qū)動則根據(jù)指令進行數(shù)碼變焦。模型車上裝載的攝像頭實時獲取的視頻圖像，通過攝像頭驅(qū)動進入嵌入式系統(tǒng)，首先經(jīng)過視頻信號處理模塊進行必要的壓縮等編碼計算，送入控制模塊。麥克風采集的音頻經(jīng)過類似的處理同樣送入到控制模塊。速度檢測模塊檢測車模運行的速度信息并送入到控制模塊，計算得到小車的速度信息。電量檢測模塊通過檢測電池輸出的電平，經(jīng)電池放電曲線換算出電量信息，送入到控制模塊?？刂颇K通過接入模塊驅(qū)動和移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，將視頻信號、速度、電量信息發(fā)送到控制端。I)控制模塊在小車模型終端，有許多部件需要控制，所以需要有單獨的控制模塊來控制各個部件功能?？刂颇K利用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，其主要功能包括:控制視頻的采集和編碼、控制信號通過移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊進行傳輸、向舵機與電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制信號、通過速度檢測模塊的檢測信息計算車模速度、通過電量檢測模塊的檢測信息計算電池電量等。2)視頻信號處理模塊與音頻信號處理模塊攝像頭采集的視頻信號，先要進行壓縮編碼再進行傳輸，以節(jié)約流量提高傳輸效率。由于攝像頭采集的視頻信號格式有許多不同的格式，包括RGB格式，YUV420格式等。這些格式的視頻信號一般占用很大的存儲空間，需要很大的傳輸帶寬來傳輸信號。可以采用視頻壓縮算法，將其轉(zhuǎn)化成更加精簡的視頻格式，進行傳輸，例如H.264編碼。經(jīng)過壓縮編碼后的視頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行視頻解碼，再進行播放。其信號處理過程如圖3所示。音頻信號處理模塊與視頻信號處理模塊類似，麥克風采集的音頻數(shù)據(jù)一般為PCM碼流，而PCM碼流的占用空間比較大，所以在傳輸之前，需要對音頻PCM碼進行壓縮編碼操作。音頻編碼的方式很多，比如CELP編碼等。經(jīng)過壓縮編碼后的音頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行音頻解碼，再進行播放。其信號處理過程如圖4所示。3)移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊與其驅(qū)動
本發(fā)明采用通用的移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊將車模接入到移動互聯(lián)網(wǎng)中，從而將采集的視頻、音頻、速度、電量等信息傳輸?shù)娇刂贫恕Ｄ壳斑@類接入模塊技術(shù)上已經(jīng)成熟并被通信設(shè)備廠商推向市場，廣泛應(yīng)用在上網(wǎng)本等通信產(chǎn)品中。移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊帶有驅(qū)動程序，可以直接安裝到嵌入式系統(tǒng)當中。目前世界上主流的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)包括了 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等，并都已由運營商建設(shè)投入運營。4)車模機械系統(tǒng)和舵機與電機驅(qū)動電路車模機械系統(tǒng)主要組成部分包括底座、電機和舵機三部分。電機位于底座后部，直接帶動車模兩后輪轉(zhuǎn)動，是車模向前運動的驅(qū)動力。舵機位于底座前部，控制前輪的轉(zhuǎn)向。舵機與電機由其驅(qū)動電路發(fā)送的脈沖寬度調(diào)至(PWM)信號控制。驅(qū)動電路發(fā)送固定頻率的脈沖信號給電機，脈沖信號的寬度越大，則電機轉(zhuǎn)速越快。同理，驅(qū)動電路也可以通過脈沖信號調(diào)節(jié)舵機轉(zhuǎn)動的角度。5)速度檢測模塊速度檢測模塊用于檢測車模行進的速度信息，并將檢測信息反饋給控制模塊，幫助控制模塊計算出小車運動速度。如圖4所示，速度檢測模塊通過在驅(qū)動輪的齒輪旁安裝紅外發(fā)射器和接收傳感器，齒輪運行過程中傳感器就會收到的脈沖信號。通過統(tǒng)計脈沖信號的頻率，就能實時地換算出小車的運行速度。6)電量檢測模塊車模在工作過程中，將電池的剩余電量實時地反饋給用戶很重要，這就要求能夠檢測電量信息并回傳到控制端顯示給用戶。電池在放電過程中，其剩余電量與輸出電壓存在著一定的關(guān)系，并可以通過電池的放電曲線反映出來。只要獲取了方案所用電池的放電曲線，就可以通過檢測電池的輸出電壓，就可以知道電池的剩余電量。電量檢測模塊即一電壓檢測電路，檢測結(jié)果反饋給控制模塊計算剩余電量。圖6所示為控制端的技術(shù)框圖。除USB接口手柄外，其它模塊都在PC機上通過軟件的方式實現(xiàn)。通信模塊負責通過底層通信協(xié)議與模型端建立通信連接，并傳輸視頻與控制信息。USB接口手柄通過USB接口手柄驅(qū)動將用戶的操作信息輸入到車模控制模塊。車模控制模塊通過分析用戶操作信息，產(chǎn)生對模型車的控制信號，并通過通信模塊傳輸?shù)侥Ｐ投丝刂栖嚹５倪\動。視頻信號處理模塊通過通信模塊獲取模型端接收到的視頻信號、音頻信號、車模速度信息和電池電量信息，采用模型端相同的編碼方式對視頻信號進行解碼，并送到屏幕和音箱設(shè)備播放音頻視頻，顯示速度信息和電量信息。
權(quán)利要求
1.一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的遙控汽車模型裝置，其特征在于分模型端和控制端兩部分組成，汽車模型上加裝有攝像頭和移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過無線互聯(lián)網(wǎng)實時傳輸視頻圖像；控制端則采用軟件方式在接入互聯(lián)網(wǎng)的普通PC機上實現(xiàn)視頻圖像的接收播放與控制信號的發(fā)射，可實時顯示模型端拍攝到的視頻信息，并發(fā)送用戶控制信號控制車輛模型的運行，通過USB接口的手柄完成對車模的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于模型端除了模型車的機械系統(tǒng)外，采用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)接入模塊驅(qū)動、控制模塊、視頻信號處理模塊、攝像頭驅(qū)動、音頻信號處理模塊和攝像頭驅(qū)動六大模塊，并與車模舵機與電機驅(qū)動電路一起集成在一塊帶有ARM的電路板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于模型端的控制模塊通過嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，控制視頻的采集和編碼、控制信號通過移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊進行傳輸、向舵機與電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制信號、通過速度檢測模塊的檢測信息計算車模速度、通過電量檢測模塊的檢測信息計算電池電量等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于模型端載有攝像頭與移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過移動互聯(lián)網(wǎng)將采集的視頻、音頻、速度、電量等信息傳輸?shù)娇刂贫恕?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于模型端機械系統(tǒng)主要組成部分包括底座、電機和舵機三部分；電機位于底座后部，直接帶動車模兩后輪轉(zhuǎn)動，是車模向前運動的驅(qū)動力；舵機位于底座前部，控制前輪的轉(zhuǎn)向；舵機與電機由其驅(qū)動電路發(fā)送的脈沖寬度調(diào)至(PWM)信號控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于模型端通過在驅(qū)動輪的齒輪旁安裝紅外發(fā)射器和接收傳感器，檢測模型運行速度；齒輪運行過程中傳感器就會收到的脈沖信號，統(tǒng)計脈沖信號的頻率，就可以實時地換算出小車的運行速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于攝像頭采集的視頻信號，先進行壓縮編碼再進行傳輸，以節(jié)約流量提高傳輸效率；經(jīng)過壓縮編碼后的視頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行視頻解碼，再進行播放。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于麥克風采集的音頻信號，先進行壓縮編碼再進行傳輸，以節(jié)約流量提高傳輸效率；經(jīng)過壓縮編碼后的音頻信號通過無線互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸?shù)娇刂贫?，控制端進行音頻解碼，再進行播放。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻遠程遙控的汽車模型裝置，其特征在于控制端采用一臺PC機和控制手柄實現(xiàn)，用軟件方式完成對手柄的驅(qū)動，以及視頻信號的接收與播放，控制信號的發(fā)射J*USB接口手柄外，其它模塊都在PC機上通過軟件的方式實現(xiàn)；通信模塊負責通過底層通信協(xié)議與模型端建立通信連接，并傳輸視頻與控制信息；USB接口手柄通過USB接口手柄驅(qū)動將用戶的操作信息輸入到車?？刂颇K；車模控制模塊通過分析用戶操作信息，產(chǎn)生對模型車的控制信號，并通過通信模塊傳輸?shù)侥Ｐ投丝刂栖嚹５倪\動；視頻信號處理模塊通過通信模塊獲取模型端接收到的視頻信號、音頻信號、車模速度信息和電池電量信息，采用模型端相同的編碼方式對視頻信號進行解碼，并送到屏幕和音箱設(shè)備播放音頻視步頁，顯不速度彳目息和電量彳目息。
全文摘要
本發(fā)明系無線遙控汽車模型技術(shù)，公開了一種通過移動互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻信號與遙控信號、實現(xiàn)遠程遙控的汽車模型裝置。它克服現(xiàn)有遙控汽車模型信號傳輸技術(shù)中存在的不足，使得汽車模型的遙控距離不再受到限制，并提供清晰的圖像傳輸質(zhì)量，減少對人體的電磁輻射。技術(shù)方案為在車模上加裝移動互聯(lián)網(wǎng)接入模塊，通過無線互聯(lián)網(wǎng)實時傳輸視頻圖像，控制端則采用軟件方式在接入互聯(lián)網(wǎng)的普通PC機上實現(xiàn)視頻圖像的接收與控制信號的發(fā)射，用戶通過USB接口的手柄完成對車模的控制。它既可以作為玩具滿足玩家娛樂需求，也可代替人進入人不適合前往的場合，進行信息調(diào)查和搶險等工作。
文檔編號A63H17/26GK103203103SQ201210009668
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者張建業(yè) 申請人:張建業(yè)