[發明專利]一種基于時間戳的車輛遙操作時延控制方法

在審

• 申請號: 202010438526.3
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN113448243A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 盧偉;李家誠;陳浩
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于時間戳的車輛遙操作時延控制方法，屬于時延控制技術領域，其特征在于，車輛遙操作主從兩端基于GNSS動態對表的時間戳測量方法，消除兩端計時模塊的時間差，通過發送帶有時間戳的控制信息，雙端時間對比測量后得到具體的延遲時間，然后基于ARMA模型對車輛遙操作方向盤實測轉角θ_i的時間序列進行建模，輸出下一時刻車輛遙操作方向盤期望轉角θ_i+1的預測值，實現車輛遙操作的可靠控制，本發明對存在隨機時延影響的車輛遙操作系統有很好的改善效果，增強了系統的跟蹤性和魯棒性，在遙操作時延控制領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種時延控制方法，尤其是一種基于時間戳的車輛遙操作時延控制方法，屬于通訊時延控制領域。

背景技術

車輛遙操作是一種遠程駕駛控制技術，由操作者、主端控制器、通訊環節、從端駕駛機器人和工作環境組成。由于遙操作系統的獨特優勢，該技術已廣泛應用于航空航天、衛星遙感遙測、深海探測以及核能開發等惡劣作業環境或遠程控制領域。

在當前的遙操作技術研究中，如應用于航天探月的遙操作使用專門無線電通道，具有較強的專一性且成本極高，是一種以犧牲時間為代價獲取高可靠性的控制方法。應用于醫療領域的遙操作通過醫療設備專用網絡進行通訊，是一種以高成本為代價解決時間同步問題的技術。不幸的是，這些方法均無法用于普遍的車輛遙操作領域。在實際車輛應用中，既對成本敏感又要求駕駛車輛的高可靠性。而且基于無線網絡通訊易受到風雨、雷電等氣象條件影響，特別是在雷雨季節氣象環境多變，容易造成網絡通訊中的時間延遲，且這種延遲是隨機的，由此造成的控制信號正反饋，易對車輛的遠程可靠操控產生影響。

目前，國內外還未公開將“基于GNSS動態對表的時間戳測量方法”和“基于ARMA模型的時間序列預測”相結合應用于車輛遙操作上，但對遙操作時延控制方法已有眾多研究。已經公開的遙操作時延控制方法主要有幾種：(1)波變量。中國專利201510793832.8“一種基于波變量的定時延遙操作控制方法”通過前、后向通道波變量補償和能量整定，改善存在時延的遙操作系統穩定性，但因其方法過于保守，不能保證系統的操作性和透明性。(2)力覺臨場感。美國專利9776325“具有通信時延的遙操作控制方法”通過建立傳感環境的三維模型結合觸覺裝置提供力反饋，增強操作者沉浸感，但不能從根本上改善系統的時延影響。(3)時延補償。中國專利201610887383.8“一種遙操作機械臂系統的時延控制方法”利用遙操作系統的線性化模型設計狀態觀測器，根據狀態反饋控制律進行時延補償，但對于未知、時變、非線性的環境模型，難以設計出相應的控制觀測器。(4)預測控制。中國專利201910939886.9“一種空間遙操作中基于實時重建模型的預測顯示方法”利用三維重構和虛擬力覺渲染技術，對主從端之間的力覺預測顯示，解決空間遙操作中的時延及未知環境的影響，但對非線性不確定的網絡通信遙操作模型，控制效果不理想。(5)變結構控制器。中國專利201510498123.7“一種變時延雙人遙操作變結構控制器的設計方法”利用對誤差求積分的方法設計滑模控制器，可忽略時延的具體數值，具有很好的魯棒性，但會隨著時延的加大，系統穩定性逐漸降低。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種基于時間戳的車輛遙操作時延控制方法，來降低隨機時延對車輛遙操作系統的影響，提高控制系統的穩定性和魯棒性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的一種時延控制方法：

步驟1：主端基于GNSS獲取衛星時間信息T₁，作為標準時間信息對本地時間進行校準，主端將時間信息T₁作為時間戳連同控制報文發送至從端；

步驟2：從端基于GNSS獲取衛星時間信息T₂，作為標準時間信息對本地時間進行校準，從端接收控制報文并解析控制報文中的時間戳T₁；