[發明專利]一種無人三棲車的控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210011502.5
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102529621A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李琳輝;胡平;連靜;韓虎;李明;呂仁志;王蒙蒙;王文波
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B60R16/023
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明屬于現代交通技術領域，涉及到一種控制系統，特別涉及到一種無人三棲車的控制系統及其控制方法。

背景技術

目前的交通運輸工具都有其專屬用場，汽車在陸地上行駛，輪船在水中航行，飛機在空中飛行。雖然有少量的兩棲車可以在水里或陸地上行駛，但尚無能夠在水、陸、空三棲都能行駛的車輛，尤其是具有無人駕駛功能的三棲車輛。無人三棲車不受路況環境的限制，能夠應用于軍事活動、搶險救災等方面。控制系統是無人三棲車的核心，是決定無人三棲車在水、陸、空都能行駛的關鍵。現有控制系統在兩棲車上實現了成功應用，但尚未發現能夠成功應用在三棲車上的控制系統，特別是具有無人駕駛功能的三棲車的控制系統，而現有的兩棲車控制系統不能使三棲車在水、陸、空都能實現其功能。

發明內容

為滿足社會需求，本發明要設計一種能使無人三棲車在水、陸、空三種場地都能穩定行駛且可靠性強的無人三棲車的控制系統及其控制方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種無人三棲車的控制系統，包括信息采集模塊、信息處理模塊、模式選擇模塊和執行機構模塊；

所述的信息采集模塊包括GPS定位傳感器、一對CCD圖像傳感器、陀螺儀、微波雷達傳感器、主驅動電機轉速傳感器、副驅動電機轉速傳感器和角位移傳感器，所述的GPS定位傳感器、一對CCD圖像傳感器、陀螺儀、微波雷達傳感器、主驅動電機轉速傳感器、副驅動電機轉速傳感器和角位移傳感器分別通過電線連接到信息處理模塊；其中，GPS定位傳感器用來獲取無人三棲車的定位信息、確定無人三棲車的位置，CCD圖像傳感器用來采集無人三棲車前方圖像數據，陀螺儀用來精確地確定運動車體的姿態，微波雷達傳感器用來檢測影響無人三棲車行駛的前方障礙物，主驅動電機轉速傳感器和副驅動電機轉速傳感器分別用來獲取主驅動電機轉速信號和副驅動電機轉速信號，角位移傳感器用來檢測步進電機的旋轉角度；

所述的信息處理模塊包括嵌入式電控單元，其作用是根據信息采集模塊獲取的當前外部環境信息進行處理，與預裝在嵌入式電控單元里的地理信息數據結合，自主判斷選擇正確的模式，從而控制執行機構模塊中的部件進行相應的動作；所述的外部環境信息包括無人三棲車的位置、姿態、前方道路圖像、前方障礙物在車體坐標系中的位置；

所述的模式選擇模塊包括陸地模式控制器、水上模式控制器、飛行模式控制器和六個電控離合器，其中，電控離合器A控制陸地模式時驅動動力傳遞的通與斷；電控離合器B控制水上模式時驅動動力傳遞的通與斷；電控離合器C控制飛行模式時驅動動力傳遞的通與斷；電控離合器D控制陸地模式時轉向動力傳遞的通與斷；電控離合器E控制水上模式時轉向動力傳遞的通與斷；電控離合器F控制飛行模式時轉向動力傳遞的通與斷；陸地模式控制器控制電控離合器A和電控離合器D的開與關；水上模式控制器控制電控離合器B和電控離合器E的開與關；飛行模式控制器控制電控離合器C和電控離合器F的開與關；模式選擇模塊的作用是根據信息處理模塊發送的指令控制三種模式控制器，從而控制相應的電控離合器的接合與分離，從而使無人三棲車切換到正確的模式中；

所述的執行機構模塊由主驅動電機、副驅動電機和一個步進電機組成；主驅動電機既作為陸地模式時汽車驅動電機，也作為水上模式時螺旋槳的驅動電機，還作為飛行模式時上旋翼的驅動電機；副驅動電機在飛行模式下只驅動下旋翼；在陸地模式和水上模式時，步進電機控制無人三棲車的轉向，而在飛行模式時步進電機控制無人三棲車的前進與后退。

一種無人三棲車的控制系統的控制方法，包括以下步驟：

A、由信息采集模塊對當前無人三棲車周圍環境和所處位置、姿態、道路圖像、前方障礙物在車體坐標系中的位置進行采集；

B、由信息處理模塊對步驟A所獲得的信息進行處理，與預裝的地理信息數據結合，綜合評判當前無人三棲車所處的環境，規劃出前方道路的有效路徑節點，然后控制無人三棲車按規劃好的路徑進行自主行駛，在行駛過程中，根據所處道路環境在陸地模式、水上模式和飛行模式之間進行自主切換：