[发明专利]一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路

说明书

技术领域

本发明属于远程机器人控制，尤其涉及一种基于GPS与GSM技术为水上机器人进行导航的电路。

背景技术

控制机器人的无线通信方式有很多种，例如RC控制、蓝牙、WiFi、ZigBee等等，但大多数无线通信方式均有一个瓶颈，即距离问题，举例来说蓝牙作用范围在10米左右，IEEE 802.15 ZigBee最远作用距离不超过100米，WiFi在开阔场合下250 - 300米，工作在公共2.4Ghz频段的无线电遥控约在500米左右，而72Mhz频段的无线电遥控可以达到5公里，但频带容易受到干扰，且随着距离的增加信号接受变得不可靠。而用于政府、军事、医疗的无线电频段更是无法触及的。

自然而然我们联想到利用一些商业频段，例如GSM 900Mhz频带，利用低成本的通信方式 - 发送包含经纬度位置信息的短信给水上机器人，利用微控制器通过GPS模块获取修正后的当前位置信息，与设定的位置进行比较，得出当前航向与设定航向之间的差值，并通过PID算法控制舵机输出，使水上机器人驶向设定的地点。

相比于其他通信方式对水上机器人进行导航利用GSM+GPS有如下优势：

1.定位精度高，由于加载了GPS模块，所获得的当前位置与设定的航点均是浮点型的经度与纬度；传统的无线电结合图传的控制只能到达大致位置；

2.成本低廉，利用发送包含航点信息（经纬度）的短信给水上机器人的GSM模块，一条150字符的短信可包含9个航点；

3.通信距离远，由于GSM通信依靠的是基站之间的接力，突破了传统无线电控制依靠大功率以及天线取得远距离控制的模式，为其他远程机器人导航方案提供了一些解决方案。

 

发明内容

本发明针对现有远程机器人导航的一些不足，提供了一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路。

本发明一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路包括：控制模块电路、电源模块电路、GPS接口模块、GSM接口模块、接收机信号输入电路，输出信号选择电路、输出接口电路、模式指示灯、micro SD卡模块电路；电源模块电路为控制模块电路、GPS模块、输出接口电路供电；GPS接口模块电路与外置GPS连接，获取实时地理位置；GSM接口与GSM模块连接，接收包含坐标位置信息的短信；接收机信号输入电路对接收机信号进行采样并输入微控制器进行处理；输出信号选择电路在接收器输入信号和微控制器自行产生信号之间进行切换，从而控制舵机；micro SD卡模块用于记录实时数据。本发明结合了GPS与GSM，并通过微控制器进行数据处理，使得利用短信息远距离控制机器人得到可能。

电源模块电路分为两个5V电压转换电路，分别为单片机和舵机供电，以及一个3.3V电压转换电路为micro SD卡及CD4050电平转换芯片供电，此外舵机电源切换开关S3用于切换舵机供电电源。

为单片机供电的5V电压转换电路包括接插件P1，电源开关S1，第一电源芯片U1，第一滤波电容C1，第二滤波电容C2和第三滤波电容C3；其中P1为电源输入接口，P1的引脚1为正极，引脚2为负极；P1的引脚1通过电源开关S1的一端，电源开关S1的另一端连接第一电源芯片U1的引脚1，同时接第一滤波电容C1的正极；第一电源芯片U1的引脚3与第二滤波电容C2的正极、第三滤波电容C3的一端连接并作为5V电压输出端口；第一电源芯片引脚2、第一滤波电容C1的负极、第二滤波电容C2的负极以及第三滤波电容C3的另一端接地。

3.3V电压转换电路包括第二电源芯片U2，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5；其中第二电源芯片U2的引脚1接电源开关S1的另一端以及第四滤波电容C4的正极；第二电源芯片U2引脚3接第五滤波电容C5的正极并作为3.3V电压输出端；第二电源芯片U2的引脚2、第四滤波电容C4的负极、第五滤波电容C5的负极均接地。

为舵机供电的5V电压转换电路包括第三电源芯片U3，第六滤波电容C6，第七滤波电容C7；其中第三电源芯片U3的引脚1接电源开关S1的另一端以及第六滤波电容C6的正极；第三电源芯片U3引脚3接第七滤波电容C7的正极并作为5V电压输出端；第三电源芯片U3的引脚2、第六滤波电容C6的负极、第七滤波电容C7的负极均接地。   

舵机电源切换开关S3采用了型号为MSS-22D18的6脚立式拨动开关，其第1引脚与接收机信号输入电路P11的引脚2，P12的引脚2，P13的引脚2相连；S3的第2引脚与P8的引脚2，P9的引脚2相连，S3的第3引脚与第三电源芯片U3的引脚3相连。