[發明專利]陸空兩棲車輛域控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110692640.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113341932A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 楊超;王偉達;陳寅聰;徐彬;李哲;項昌樂
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京理工大學重慶創新中心
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;B60F5/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明一種陸空兩棲車輛域控制系統及其控制方法，包括動力域、底盤域、飛控域、人機交互域和智能域；每個域都包含獨立的信號處理單元、執行裝置、以太網通信單元、CAN通信單元；單個域之間通過以太網通信，域控制系統內部通過CAN總線通信。本發明為陸空兩棲車輛設計可靠的控制系統，能夠保證空中飛行的安全完成以及平穩降落，解決傳統控制系統數據和信號的實時性和魯棒性較差的技術問題，大量減少控制器數目以及線束的量，成本也隨之降低。

技術領域

本發明屬于陸空兩棲車輛技術領域，具體涉及陸空兩棲車輛域控制系統及其控制方法。

背景技術

野外環境十分惡劣，極端天氣、顛簸的路面、以及高山河流往往成為重型車輛行駛的阻礙。陸空兩棲車輛是一種新型智能機動平臺，既能保證地面行駛，又能滿足短時間的空中飛行。路面和空中的兩棲運行模式，讓車輛對于行駛環境的適應性大大提升。

陸空兩棲車輛的控制系統相對于普通車輛更加復雜，需要其迅速完成輸入信號的采集與處理工作，實時控制整車系統的運行，確保在執行飛行任務時的安全。

陸空兩棲車輛復雜的應用使得電子控制單元ECU數量的大幅增加。傳統的汽車電子電氣分布式架構，各ECU通過CAN和LIN總線連接在一起。由于陸空兩棲系統的單元更多、系統更加復雜，需要的ECU迅速增加到了幾十個甚至上千個，線束也越來越多，傳統的汽車分布式架構已經不適合用于陸空車輛，主要原因：

制造復雜；

線束多、成本高；

繁多的新功能和其控制器使得信息處理量和交換量急劇增加，信息的協調和管理也變得越來越復雜，導致數據和信號的實時性和魯棒性較差。

發明內容

針對上述技術問題，本發明一種陸空兩棲車輛域控制系統及其控制方法，為陸空兩棲車輛設計可靠的控制系統，能夠保證空中飛行的安全完成以及平穩降落，解決傳統控制系統數據和信號的實時性和魯棒性較差的技術問題，大量減少控制器數目以及線束的量，成本也隨之降低。

具體的技術方案為：

陸空兩棲車輛域控制系統，包括動力域、底盤域、飛控域、人機交互域和智能域；每個域都包含獨立的信號處理單元、執行裝置、以太網通信單元、CAN通信單元；單個域之間通過以太網通信，域控制系統內部通過CAN總線通信。

所述的動力域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，通過電壓轉換器給其他域控制器供電；結合發動機、發電機、動力電池的參數與固有屬性，進行動力系統熱管理、動力系統能量管理、電池均衡管理，生成控制指令，控制動力域的執行裝置執行相應的操作。

所述的智能域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛自身位置位姿信息和傳感器數據，完成障礙物檢測和三維環境重建；在自動駕駛模式中，智能域進行路徑規劃，控制底盤域和飛控域，自動控制陸空兩棲車輛的地面行駛、起飛、懸停、巡航和降落。

所述的底盤域，用于根據接收的傳感器信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛的底盤及車身零件特性固有參數，生成輪轂電機、轉向電機的控制指令，控制底盤域的執行裝置執行相應的操作.

所述的飛控域，用于根據接收的傳感器的信號并與其他域控制器進行交互，結合車輛的旋翼及車身零件特性固有參數，生成旋翼電機和涵道電機的控制指令，控制飛控域的執行裝置執行相應的操作。

所述的人機交互域，用于根據接收的傳感器信號和開關并與其他域控制器進行交互，將車輛的位置、位姿以及相關狀態信息通過儀表系統顯示出來。結合車輛的運行工況，生成車輛燈光的控制指令，控制人機交互域的執行裝置執行相應的操作。

所述的陸空兩棲車輛域控制系統的控制方法，陸空兩棲車輛采用垂直升降的方式；