专利名称：一种基于移动互联网的遥控汽车模型装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线遥控汽车模型技术，特别是涉及通过移动互联网传输视频信号与遥控信号、实现远程遥控的汽车模型装置。
背景技术：
FPV汽车模型是一种很受欢迎的高科技车辆模型。FPV(First Person View)即“第一人称主视角”，它通过在车辆模型上加装摄像头，利用无线电实时回传视频图像到控制端，直接通过屏幕操控。目前的FPV汽车模型在传输模型端的视频信号与用户控制端遥控信号的时候，是通过无线电直接传输的，存在以下三点不足:1.由于受到无线信号发射功率的限制和地面障碍物的影响，汽车模型工作距离受到限制，往往只有几十米，影响了图像传输质量和玩家乐趣。2.控制端直接发射电磁波控制模型,长时间操作对人体会产生电磁福射。3.缺乏频谱管理机制，无法避免模型间的信号干扰，还有可能对合法用户的频谱产生干扰。
发明内容
1.发明目的为了克服现有FPV汽车模型信号传输技术中存在的不足，本发明采用无线互联网技术传输汽车模型与用户控制端之间的视频信号、控制信号，使得FPV汽车模型的遥控距离不再受到限制，并提供清晰的图像传输质量，减少对人体的电磁辐射。2.技术方案I) 一种基于移动互联网的遥控汽车模型装置，分模型端和控制端两部分组成，汽车模型上加装有摄像头和移动互联网接入模块，通过无线互联网实时传输视频图像；控制端则采用软件方式在接入互联网的普通PC机上实现视频图像的接收播放与控制信号的发射，可实时显示模型端拍摄到的视频信息，并发送用户控制信号控制车辆模型的运行，通过USB接口的手柄完成对车模的控制。2)模型端除了模型车的机械系统外，采用嵌入式系统实现接入模块驱动、控制模块、视频信号处理模块、摄像头驱动、音频信号处理模块和摄像头驱动六大模块，并与车模舵机与电机驱动电路一起集成在一块带有ARM的电路板上。3)模型端的控制模块通过嵌入式系统实现，控制视频的采集和编码、控制信号通过移动互联网接入模块进行传输、向舵机与电机驱动模块发送控制信号、通过速度检测模块的检测信息计算车模速度、通过电量检测模块的检测信息计算电池电量等。4)模型端载有摄像头与移动互联网接入模块，通过移动互联网将采集的视频、音频、速度、电量等信息传输到控制端。 5)模型端机械系统主要组成部分包括底座、电机和舵机三部分；电机位于底座后部，直接带动车模两后轮转动，是车模向前运动的驱动力；舵机位于底座前部，控制前轮的转向；舵机与电机由其驱动电路发送的脉冲宽度调至(PWM)信号控制。6)模型端通过在驱动轮的齿轮旁安装红外发射器和接收传感器，检测模型运行速度；齿轮运行过程中传感器就会收到的脉冲信号，统计脉冲信号的频率，就可以实时地换算出小车的运行速度。7)模型端摄像头采集的视频信号，先进行压缩编码再进行传输，以节约流量提高传输效率；经过压缩编码后的视频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行视频解码，再进行播放。8)模型端麦克风采集的音频信号，先进行压缩编码再进行传输，以节约流量提高传输效率；经过压缩编码后的音频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行音频解码，再进行播放。9)控制端采用一台PC机和控制手柄实现，用软件方式完成对手柄的驱动，以及视频信号的接收与播放，控制信号的发射；除USB接口手柄外，其它模块都在PC机上通过软件的方式实现；通信模块负责通过底层通信协议与模型端建立通信连接，并传输视频与控制信息；USB接口手柄通过USB接口手柄驱动将用户的操作信息输入到车模控制模块；车模控制模块通过分析用户操作信息，产生对模型车的控制信号，并通过通信模块传输到模型端控制车模的运动；视频信号处理模块通过通信模块获取模型端接收到的视频信号、音频信号、车模速度信息和电池电量信息，采用模型端相同的编码方式对视频信号进行解码，并送到屏幕和音箱设备播放音频视频，显示速度信息和电量信息。3.有益效果采用本发明的技术方案，可以达到以下五项有益效果:I)有移动互联网信号的地方车模即可工作，遥控范围不再受到距离的限制。2)控制端不再辐射电磁波，减少对人体危害，绿色无污染。3)控制端通过软件方式在PC机上实现，降低了控制端成本，减少了浪费。4)模型端通过移动互联网接入模块接入移动互联网，在运营商分配的合法频段传输信号，避免了相互干扰。其辐射功率符合国家标准，减少了电磁污染。5)高速稳定的移动互联网络，为清晰的实时图像传输提供了保证。
图1为本发明的技术方案的示意图。图2为本发明中模型端的技术框图。图3为本发明中视频信号处理过程示意图。图4为本发明中音频信号处理过程示意图。图5为本发明中速度检测的示意图。图6为本发明中控制端总体示意图。
具体实施例方式本发明的技术方案包括了模型端和控制端两大部分。模型端是指带有电机和摄像头的车辆模型，可以根据接收到的控制信号运行。控制端是指用户的控制手柄和视频显示界面，可以将用户的操作信息发送给模型端。如图1所示，本发明在模型端上加装移动互联网接入模块，通过无线互联网实时传输视频图像，控制端则采用软件方式在接入互联网的普通PC机上实现视频图像的接收与控制信号的发射，用户通过USB接口的手柄完成对车模的控制。模型端除了模型车的机械系统外，采用嵌入式系统完成对移动互联网接入模块的驱动、视频信号的处理、对机械系统的控制等功能。控制端则为一台PC机和控制手柄，用软件方式完成对手柄的驱动，以及视频信号的接收与播放，控制信号的发射。如图2所示为模型端的技术框图。虚线框中的接入模块驱动、控制模块、视频信号处理模块、摄像头驱动、音频信号处理模块和摄像头驱动六个部分通过模型车上的嵌入式系统实现，和车模舵机与电机驱动电路一起集成在一块带有ARM的电路板上。模型车通过移动互联网接入模块和嵌入式系统上的接入模块驱动接入到移动互联网中。模型车与控制端建立通信以后，移动互联网接入模块接收控制信号由接入模块驱动交给整个系统的控制模块。控制模块负责分析收到的控制信号，并向车模舵机与马达驱动电路以及摄像头驱动模块发送指令。舵机与电机驱动电路根据收到的指令，输出两路脉冲宽度调制(PWM)信号。一路到舵机控制其转角，一路控制直流驱动电机调整车速。摄像头驱动则根据指令进行数码变焦。模型车上装载的摄像头实时获取的视频图像，通过摄像头驱动进入嵌入式系统，首先经过视频信号处理模块进行必要的压缩等编码计算，送入控制模块。麦克风采集的音频经过类似的处理同样送入到控制模块。速度检测模块检测车模运行的速度信息并送入到控制模块，计算得到小车的速度信息。电量检测模块通过检测电池输出的电平，经电池放电曲线换算出电量信息，送入到控制模块。控制模块通过接入模块驱动和移动互联网接入模块，将视频信号、速度、电量信息发送到控制端。I)控制模块在小车模型终端，有许多部件需要控制，所以需要有单独的控制模块来控制各个部件功能。控制模块利用嵌入式系统实现，其主要功能包括:控制视频的采集和编码、控制信号通过移动互联网接入模块进行传输、向舵机与电机驱动模块发送控制信号、通过速度检测模块的检测信息计算车模速度、通过电量检测模块的检测信息计算电池电量等。2)视频信号处理模块与音频信号处理模块摄像头采集的视频信号，先要进行压缩编码再进行传输，以节约流量提高传输效率。由于摄像头采集的视频信号格式有许多不同的格式，包括RGB格式，YUV420格式等。这些格式的视频信号一般占用很大的存储空间，需要很大的传输带宽来传输信号。可以采用视频压缩算法，将其转化成更加精简的视频格式，进行传输，例如H.264编码。经过压缩编码后的视频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行视频解码，再进行播放。其信号处理过程如图3所示。音频信号处理模块与视频信号处理模块类似，麦克风采集的音频数据一般为PCM码流，而PCM码流的占用空间比较大，所以在传输之前，需要对音频PCM码进行压缩编码操作。音频编码的方式很多，比如CELP编码等。经过压缩编码后的音频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行音频解码，再进行播放。其信号处理过程如图4所示。3)移动互联网接入模块与其驱动
本发明采用通用的移动互联网接入模块将车模接入到移动互联网中，从而将采集的视频、音频、速度、电量等信息传输到控制端。目前这类接入模块技术上已经成熟并被通信设备厂商推向市场，广泛应用在上网本等通信产品中。移动互联网接入模块带有驱动程序，可以直接安装到嵌入式系统当中。目前世界上主流的移动互联网络包括了 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等，并都已由运营商建设投入运营。4)车模机械系统和舵机与电机驱动电路车模机械系统主要组成部分包括底座、电机和舵机三部分。电机位于底座后部，直接带动车模两后轮转动，是车模向前运动的驱动力。舵机位于底座前部，控制前轮的转向。舵机与电机由其驱动电路发送的脉冲宽度调至(PWM)信号控制。驱动电路发送固定频率的脉冲信号给电机，脉冲信号的宽度越大，则电机转速越快。同理，驱动电路也可以通过脉冲信号调节舵机转动的角度。5)速度检测模块速度检测模块用于检测车模行进的速度信息，并将检测信息反馈给控制模块，帮助控制模块计算出小车运动速度。如图4所示，速度检测模块通过在驱动轮的齿轮旁安装红外发射器和接收传感器，齿轮运行过程中传感器就会收到的脉冲信号。通过统计脉冲信号的频率，就能实时地换算出小车的运行速度。6)电量检测模块车模在工作过程中，将电池的剩余电量实时地反馈给用户很重要，这就要求能够检测电量信息并回传到控制端显示给用户。电池在放电过程中，其剩余电量与输出电压存在着一定的关系，并可以通过电池的放电曲线反映出来。只要获取了方案所用电池的放电曲线，就可以通过检测电池的输出电压，就可以知道电池的剩余电量。电量检测模块即一电压检测电路，检测结果反馈给控制模块计算剩余电量。图6所示为控制端的技术框图。除USB接口手柄外，其它模块都在PC机上通过软件的方式实现。通信模块负责通过底层通信协议与模型端建立通信连接，并传输视频与控制信息。USB接口手柄通过USB接口手柄驱动将用户的操作信息输入到车模控制模块。车模控制模块通过分析用户操作信息，产生对模型车的控制信号，并通过通信模块传输到模型端控制车模的运动。视频信号处理模块通过通信模块获取模型端接收到的视频信号、音频信号、车模速度信息和电池电量信息，采用模型端相同的编码方式对视频信号进行解码，并送到屏幕和音箱设备播放音频视频，显示速度信息和电量信息。
权利要求
1.一种基于移动互联网的遥控汽车模型装置，其特征在于分模型端和控制端两部分组成，汽车模型上加装有摄像头和移动互联网接入模块，通过无线互联网实时传输视频图像；控制端则采用软件方式在接入互联网的普通PC机上实现视频图像的接收播放与控制信号的发射，可实时显示模型端拍摄到的视频信息，并发送用户控制信号控制车辆模型的运行，通过USB接口的手柄完成对车模的控制。
2.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于模型端除了模型车的机械系统外，采用嵌入式系统实现接入模块驱动、控制模块、视频信号处理模块、摄像头驱动、音频信号处理模块和摄像头驱动六大模块，并与车模舵机与电机驱动电路一起集成在一块带有ARM的电路板上。
3.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于模型端的控制模块通过嵌入式系统实现，控制视频的采集和编码、控制信号通过移动互联网接入模块进行传输、向舵机与电机驱动模块发送控制信号、通过速度检测模块的检测信息计算车模速度、通过电量检测模块的检测信息计算电池电量等。
4.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于模型端载有摄像头与移动互联网接入模块，通过移动互联网将采集的视频、音频、速度、电量等信息传输到控制端。
5.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于模型端机械系统主要组成部分包括底座、电机和舵机三部分；电机位于底座后部，直接带动车模两后轮转动，是车模向前运动的驱动力；舵机位于底座前部，控制前轮的转向；舵机与电机由其驱动电路发送的脉冲宽度调至(PWM)信号控制。
6.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于模型端通过在驱动轮的齿轮旁安装红外发射器和接收传感器，检测模型运行速度；齿轮运行过程中传感器就会收到的脉冲信号，统计脉冲信号的频率，就可以实时地换算出小车的运行速度。
7.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于摄像头采集的视频信号，先进行压缩编码再进行传输，以节约流量提高传输效率；经过压缩编码后的视频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行视频解码，再进行播放。
8.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于麦克风采集的音频信号，先进行压缩编码再进行传输，以节约流量提高传输效率；经过压缩编码后的音频信号通过无线互联网进行传输到控制端，控制端进行音频解码，再进行播放。
9.根据权利要求1所述视频远程遥控的汽车模型装置，其特征在于控制端采用一台PC机和控制手柄实现，用软件方式完成对手柄的驱动，以及视频信号的接收与播放，控制信号的发射J*USB接口手柄外，其它模块都在PC机上通过软件的方式实现；通信模块负责通过底层通信协议与模型端建立通信连接，并传输视频与控制信息；USB接口手柄通过USB接口手柄驱动将用户的操作信息输入到车模控制模块；车模控制模块通过分析用户操作信息，产生对模型车的控制信号，并通过通信模块传输到模型端控制车模的运动；视频信号处理模块通过通信模块获取模型端接收到的视频信号、音频信号、车模速度信息和电池电量信息，采用模型端相同的编码方式对视频信号进行解码，并送到屏幕和音箱设备播放音频视步页，显不速度彳目息和电量彳目息。
全文摘要
本发明系无线遥控汽车模型技术，公开了一种通过移动互联网传输视频信号与遥控信号、实现远程遥控的汽车模型装置。它克服现有遥控汽车模型信号传输技术中存在的不足，使得汽车模型的遥控距离不再受到限制，并提供清晰的图像传输质量，减少对人体的电磁辐射。技术方案为在车模上加装移动互联网接入模块，通过无线互联网实时传输视频图像，控制端则采用软件方式在接入互联网的普通PC机上实现视频图像的接收与控制信号的发射，用户通过USB接口的手柄完成对车模的控制。它既可以作为玩具满足玩家娱乐需求，也可代替人进入人不适合前往的场合，进行信息调查和抢险等工作。
文档编号A63H17/26GK103203103SQ201210009668
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者张建业 申请人:张建业