一种履带式巡逻车远程驾驶控制管理系统及方法与流程

  1.本发明属于自动驾驶领域，具体涉及一种履带式巡逻车远程驾驶控制系统及方法。

  2.当前基于5g通讯的平行驾驶技术的出现使远程控车成为了现实，不同于遥控控车，平行驾驶控车具有控车距离远、时延小、可靠性高的特点。目前的控车技术主要是台架控车，即使用台架来模拟现实车辆环境，这样的形式技术难度和技术成本相比来说较高，影响了此项技术的大规模应用，并且台架比较笨重，不能随意移动；目前的平行驾驶的控制对象主要为轮式车辆，很少出现平行驾驶技术控制履带车的情况。

  3.现存技术只是简单的信号映射，而真实的驾驶过程中，人对操作设备的掌控无法达到完全稳定，必然存在抖动，现有的技术是没有对此种情况处理的。现有技术的纵向行驶控制量是油门信号，也就是对车辆的加速度控制，若是在一般车辆内驾驶采用油门控制车辆速度是绝对没问题的，但是在远程驾驶中驾驶员观察道路情况是通过车载的摄像头将道路情况传回远程驾驶仓实现的，相较于人在车辆中观测道路，延迟还是能直观感受到的，这使得人很难感知现有车辆的速度，那么也就很难操作油门的加减。

  4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种履带式巡逻车远程驾驶控制管理系统，包括：远程驾驶舱、履带式巡逻车，其中，所述履带式巡逻车包括智能摄像头、rcu、vcu；所述远程驾驶舱包括图像服务器、显示屏；所述智能摄像头用于采集车辆四周的视频图像，并将视频图像传输至所述rcu，所述rcu用于接收所述智能摄像头采集的视频图像，并将视频图像传输至所述远程驾驶舱；所述图像服务器用于实现图像解码功能，所述显示屏用于显示车辆四周的视频；所述远程驾驶舱与所述履带式巡逻车通过5g通信建立连接；所述rcu将远程驾驶舱发出的车辆运行控制指令转换成对应的can信号，并将can信号传输至所述vcu，所述vcu利用所述rcu发出的can信号来控制车辆运动；所述rcu具有一存储介质，存储有滤波模块、信号映射模块、运动模型解算模块、pid模块，所述滤波模块用于处理方向盘与油门踏板的信号，保证车辆的稳定性，所述信号映射模块用于将滤波后的油门踏板信号以分段函数的形式映射到速度上，改善驾驶体验，所述运动模型解算模块用于构建履带式巡逻车运动模型，控制两侧履带各自的速度，所述pid模块通过算法，输出一个稳定的车辆控制信号。

  7.本发明还提供一种履带式巡逻车远程驾驶操控方法，包括如下步骤：步骤一、智能摄像头采集车辆四周的视频图像，rcu接收所述智能摄像头采集的视

  频图像，并将视频图像传输至远程驾驶舱；步骤二、所述图像服务器及显示屏实现图像解码功能，同时显示车辆四周的视频；步骤三、所述远程驾驶舱根据车辆四周的视频信息，生成相应的车辆运行控制指令；步骤四、所述远程驾驶舱将控制指令转化为网络信号，再通过5g网络发送至履带式巡逻车；步骤五、所述网络信号经过滤波模块，所述滤波模块对方向盘控制信号、油门踏板控制信号进行滤波，然后发送至信号映射模块；步骤六、所述信号映射模块将滤波后的油门踏板信号以分段函数的形式映射到速度上，方向盘的信号则线性的均匀映射为转向速度，然后将映射后的数据发送至运动模型解算模块；步骤七、所述运动模型解算模块通过车辆映射速度与转向速度构建运动模型；步骤八、所述pid模块使用时间间隔为10ms的离散化pid算法，生成稳定的车辆控制信号并发送至rcu；步骤九、所述rcu将车辆控制信号转换成对应的can信号，并将该can信号传输至所述vcu，所述vcu利用所述rcu发出的can信号来控制车辆的运动。

  8.作为优选，在所述步骤六中，油门踏板信号以分段映射的函数映射到速度上，方向盘的信号以线性映射的函数均匀映射为转向速度。

  9.作为优选，在所述步骤七中，履带式巡逻车的转向原理为：车辆运行控制指令分别控制车辆的左履带速度和右履带速度，当车辆的左履带速度与右履带速度不相等时，车辆的方向发生转动。

  10.本发明带来的有益效果：1.本发明解决了远程驾驶舱对履带式车辆的控制问题；2.本发明消除了驾驶员操作带来的抖动，保证了驾驶平稳度；3.本发明能让驾驶员对车辆速度有更清晰的感知，保证了加减油门的时机与轻重程度，使行车更安全；4.本发明优化了踏板行程与速度映射关系，改善驾驶体验。

  11.图1为本发明系统的控制流程图；图2为本发明系统的工作流程图；图3为本发明系统的滤波模块工作流程图；图4为本发明系统的信号映射模块的函数图；图5为本发明系统构建的运动模型图。

  12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他

  13.本实施例本发明提供了一种履带式巡逻车远程驾驶控制管理系统，包括：远程驾驶舱1、履带式巡逻车2，其中，所述履带式巡逻车包括智能摄像头21、rcu22、vcu23；所述远程驾驶舱1包括图像服务器11、显示屏12；所述智能摄像头21用于采集车辆四周的视频图像，并将视频图像传输至所述rcu22，所述rcu22用于接收所述智能摄像头21采集的视频图像，并将视频图像传输至所述远程驾驶舱1；所述图像服务器11用于实现图像解码功能，所述显示屏12用于显示车辆四周的视频；所述远程驾驶舱1与所述履带式巡逻车2通过5g通信建立连接；所述rcu22将远程驾驶舱1发出的车辆运行控制指令转换成对应的can信号，并将can信号传输至所述vcu23，所述vcu23利用所述rcu22发出的can信号来控制车辆运动。

  16.所述rcu22具有一存储介质，存储有滤波模块24、信号映射模块25、运动模型解算模块26、pid模块27，所述滤波模块24用于处理方向盘与油门踏板的信号，保证车辆的稳定性，所述信号映射模块25用于将滤波后的油门踏板信号以分段函数的形式映射到速度上，改善驾驶体验，所述运动模型解算模块26用于构建履带式巡逻车运动模型，控制两侧履带各自的速度，所述pid模块27通过算法，输出一个稳定的车辆控制信号。

  17.如图1、图2所示，本发明还提供一种履带式巡逻车远程驾驶操控方法，包括如下步骤：s1、智能摄像头21采集车辆四周的视频图像，rcu22接收所述智能摄像头21采集的视频图像，并将视频图像传输至远程驾驶舱1；s2、所述图像服务器11及显示屏12实现图像解码功能，同时显示车辆四周的视频；s3、所述远程驾驶舱1根据车辆四周的视频信息，生成相应的车辆运行控制指令；s4、所述远程驾驶舱1将控制指令转化为网络信号，再通过5g网络发送至履带式巡逻车2；s5、所述网络信号经过滤波模块24，所述滤波模块24对方向盘控制信号、油门踏板控制信号进行滤波，然后发送至信号映射模块25；s6、所述信号映射模块25将滤波后的油门踏板信号以分段函数的形式映射到速度上，方向盘的信号则线性的均匀映射为转向速度，然后将映射后的数据发送至运动模型解算模块26；s7、所述运动模型解算模块26通过车辆映射速度与转向速度构建运动模型；s8、所述pid模块27使用时间间隔为10ms的离散化pid算法，生成稳定的车辆控制信号并发送至rcu22；s9、所述rcu22将车辆控制信号转换成对应的can信号，并将该can信号传输至所述vcu23，所述vcu23利用所述rcu22发出的can信号来控制车辆的运动。

  18.如图3所示，在步骤s5中，对方向盘与油门使用的滤波方法为：步骤s51、滤波模块24采样500ms内信号；

  步骤s52、滤波模块24继续以10ms为间隔采集信号；步骤s53、滤波模块24以前500ms的信号为参考值，分别计算所有点与参考点的误差；步骤s54、计算出负误差与正误差各自占采样点的比例，取其中的最小值a；步骤s55、若a《10%，则认为这是人在进行微调操作，若10%《=a《=50%，则认为此时是抖动造成的，越接近50%，越可以看作误差是由抖动产生的，由于抖动产生的噪声信号是遵循正态分布，如果判断为认为的微调（a《10%），则保持当前的信号值不变，遵循当前人操作的意志；如果判断为抖动（a》=10%），则取所有采样点的均值作为此时的信号值。

  19.其中，如图4所示，在所述步骤s6中，油门踏板信号以分段映射的函数映射到速度上，方向盘的信号以线性映射的函数均匀映射为转向速度。图4由4段线性函数组成，形式为y=k*x+b,本发明中参数取值如下：k1=0.5,b1=0(x∈[0,20%)),k2=1,b2=10%,(x∈[20%,50%)),k3=2,b3=40%,(x∈[50%,80%)),k4=0,b4=100%,(x∈[80%,100%))。方向盘的映射为线性映射y=x,左转为正，右转为负。

  进一步地，如图5所示，在所述步骤s7中，履带式巡逻车2的转向原理为：车辆运行控制指令分别控制车辆的左履带速度和右履带速度，当车辆的左履带速度与右履带速度不相等时，车辆的方向发生转动，转向时，两侧的履带以及两履带中心连线运动，直线运动时可以看作圆心在无穷远处，根据此运动学模型有如下方程。

  =ω*r2v=ω*r3v=1/2*(v1+v2)r1=r3+1/2*l=r2+l以上公式可推导出如下公式：v1=v+1/2*ω*lv2=v-1/2*ω*l其中v与ω是从上一个映射模块输入到此模块中的，v1,v2是此模块的输出，l是车辆参数为1.05m，以上公式是车辆在前进模式下的计算，在后退模式下v1，v2,取各自的负数。因底盘限制，每个履带是不应超过各自的最大速度的，所以对两侧的履带加入限速，目前设置为3m/s。为了转向安全，当某一侧履带达到最大速度时将会有如下处理，假设左侧履带达到最大速度vmax，则v1=vmaxv2=vmax-ω*l进一步地，在所述步骤s9中，所述pid模块27使用时间间隔为10ms的离散化pid算法，此算法公式如下：δu=p*(et-et-t)+i*(et)+d*(et-2*et-t+et-2t)其中δu为电机控制的增量，e为两履带期望速度与实际速度误差，t=10ms为时间间隔，pid算法参数为：p=15,i=0.05,d=0.01。

  本实施例通过以上四个关键模块输出一个稳定的车辆控制信号，实现履带式车辆远程驾驶的目的。

  上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

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  1.振动信号时频分析理论与检测系统设计 2.汽车检测系统设计 3.汽车电子控制管理系统设计