[發明專利]陸空兩棲無人車控制系統

在審

• 申請號: 201910726907.9
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110488598A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 張新鈺;譚啟凡;李駿;郭棟;周沫;黃毅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 11387 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張向琨<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種陸空兩棲無人車控制系統，其包括用于提供目標坐標數據的遠程服務系統、用于采集車輛數據的車輛數據采集系統、用于根據目標坐標數據對車輛數據進行處理得到控制指令的控制核心系統、運動控制系統以及電源控制系統。運動控制系統用于根據從控制核心系統接收的控制指令和車輛數據，切換車輛的運動模式，并確定對應的運動模式下的PID控制參數。通過PID控制實現對車輛的旋翼電機和/或底盤電機的控制，使車輛按指定的運動模式運動。運動控制系統通過狀態切換結合PID控制的方式，使車輛不僅具備飛行能力和地面移動能力，同時具備飛行運動和地面運動之間的軟性切換功能，能夠實現車輛在陸空兩棲間的連續運動控制。

技術領域

本發明涉及無人車技術領域，尤其涉及一種陸空兩棲無人車控制系統。

背景技術

陸空兩棲無人車是一種能夠實現地面行駛、空中飛行的新型智能交通工具，為未來飛行汽車發展鋪平道路。車輛以傳統的四輪兩驅底盤作為地面行駛的基礎結構，在此基礎上利用旋翼實現高自由度的飛行動作。整個車輛采用電機驅動，配備有GPS模塊、視覺傳感器模塊、激光雷達模塊等信息感知模塊，用以實現車輛的空間自主導航、路徑規劃等無人駕駛功能。

對于陸空兩棲無人車的控制系統，需要其能夠對車輛的各種傳感器模塊的信號數據進行采集處理.，此外，還需要其能夠控制包括車輛底盤電機和旋翼電機在內的作動器，根據不同的行駛模式(地面行駛、空中飛行)對不同的電機進行驅動分配，以控制車輛在指定的運動模式下切換，因此需要控制系統的設計具有高集成度，以保證陸空兩棲無人車的行駛功能。

發明內容

鑒于現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種陸空兩棲無人車控制系統，其能夠可靠控制車輛在飛行和行車狀態下的軟性切換，實現車輛在陸空兩棲間的連續運動控制。

為了實現上述目的，本發明提供了一種陸空兩棲無人車控制系統，用于控制無人車的陸空兩棲間的連續運動，無人車包括旋翼電機和底盤電機。陸空兩棲無人車控制系統包括遠程服務系統、車輛數據采集系統、運動控制系統、控制核心系統以及電源控制系統。遠程服務系統用于提供目標坐標數據，并將目標坐標數據發送給控制核心系統；車輛數據采集系統用于采集車輛數據，并將車輛數據發送給控制核心系統；控制核心系統用于根據目標坐標數據對車輛數據進行處理得到控制指令，并將控制指令發送給運動控制系統；運動控制系統用于根據從控制核心系統接收的控制指令和車輛數據，切換車輛的運動模式并確定對應的運動模式下的PID控制參數，通過PID控制實現對車輛的旋翼電機和/或底盤電機的控制，使車輛按照指定的運動模式運動，并將PID控制參數和運動數據發送給控制核心系統；運動模式包括飛行運動模式、行車運動模式、飛行轉行車運動模式以及行車轉飛行運動模式，運動數據包括車輛的飛行姿態以及車輛的行車速度和轉向角；電源控制系統用于為車輛數據采集系統、控制核心系統以及運動控制系統提供電源，并將電池電量數據發送給控制核心系統。

在一實施例中，運動控制系統包括狀態切換控制模塊、飛行旋翼控制模塊以及車輛底盤控制模塊；車輛數據包括車輛姿態數據；狀態切換控制模塊用于根據從控制核心系統接收的控制指令和車輛姿態數據切換車輛的運動模式，以車輛的運動模式對應的PID控制參數作為狀態切換控制模塊的輸出端的輸出；飛行旋翼控制模塊用于根據控制指令、車輛姿態數據以及從狀態切換控制模塊輸出的PID控制參數，通過PID控制輸出旋翼電機控制量，調整旋翼電機的轉速，以確定車輛的飛行姿態；車輛底盤控制模塊用于根據控制指令以及從狀態切換控制模塊輸出的PID控制參數，通過PID控制輸出底盤電機控制量，調整底盤電機的轉速和轉向角，以確定車輛的行車速度和轉向角。