[發明專利]地面無人車輛編隊控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202111362846.6
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN113848957A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 任國全;蔡云飛;李曉磊;吳定海;宋勇磊;王懷光;范紅波;唐香珺;周景濤;張云強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學;南京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種地面無人車輛編隊控制裝置，其特征在于，設置于輪式機器人平臺，具體包括：

數據傳輸單元，安裝在移動搭載平臺的車體中間的位置，用于獲取環境感知單元生成的環境場景采集數據，并發送到數據處理控制單元；

環境感知單元，安裝在輪式機器人平臺的頂部，用于探測所述輪式機器人平臺周圍的障礙物，基于探測到的障礙物生成環境場景采集數據；

數據處理控制單元，安裝在移動搭載平臺的車體中間的位置，用于對所述環境場景采集數據進行處理，并基于距離彈性算法，根據所述環境場景采集數據，采用帶有目標點的路線擬合方法來對輪式機器人平臺的路線進行編隊控制；

移動搭載平臺，設置于所述輪式機器人平臺上，用于搭載所述地面無人車輛編隊控制裝置的其他單元；

慣性導航單元，安裝在移動搭載平臺的車體中間的位置，用于進行輪式機器人平臺的自主導航和定位，獲取輪式機器人平臺的當前距離信息。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述移動搭載平臺為：阿克曼式底盤。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據傳輸單元為：數傳電臺。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環境感知單元為：激光雷達傳感器。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，慣性導航單元為以下至少之一：里程計、陀螺儀、加速度計。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述距離彈性算法具體包括：

假設車與車之間的標準距離為D，車與車之間的實際相隔距離為d，編隊頭車規劃速度為V_頭規，實際行駛的速度為V_頭，編隊從車的規劃V_從規，實際行駛速度為V_從，則所述距離彈性算法如下所示：

V_從＝V_從規*ln(e+d-D) 公式2。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據處理控制單元具體用于：

對所有要走的目標點在地圖的二維平面中做出一個長方行的條狀框來攬括所有需要走到的目標點；

以固定步長來對長方形進行分割，對于每一根被分割出來的邊來計算所有目標點到直線的距離并求和，并其作為一條路徑上的總體誤差；

對每一條邊的總體誤差進行比較，取最小總體誤差的一條路徑作為輪式機器人平臺即將行駛的規劃路徑，使輪式機器人平臺在該路徑上距離d取一個目標點作為下一個時刻的行駛點，并且取和路徑曲線相切的直線的方向作為航向角的方向。

8.一種地面無人車輛編隊控制方法，其特征在于，用于上述權利要求1至7中任一項所述的裝置，所述方法具體包括：

通過數據傳輸單元獲取環境感知單元生成的環境場景采集數據，并發送到數據處理控制單元；

通過環境感知單元探測所述輪式機器人平臺周圍的障礙物，基于探測到的障礙物生成環境場景采集數據；

通過數據處理控制單元對所述環境場景采集數據進行處理，并基于距離彈性算法，根據所述環境場景采集數據，采用帶有目標點的路線擬合方法來對輪式機器人平臺的路線進行編隊控制；

通過慣性導航單元進行輪式機器人平臺的自主導航和定位。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述距離彈性算法具體包括：

假設車與車之間的標準距離為D，車與車之間的實際相隔距離為d，編隊頭車規劃速度為V_頭規，實際行駛的速度為V_頭，編隊從車的規劃V_從規，實際行駛速度為V_從，則所述距離彈性算法如下所示：

V_從＝V_從規*ln(e+d-D) 公式2。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，采用帶有目標點的路線擬合方法來對輪式機器人平臺的路線進行編隊控制具體包括：

對所有要走的目標點在地圖的二維平面中做出一個長方行的條狀框來攬括所有需要走到的目標點；

以固定步長來對長方形進行分割，對于每一根被分割出來的邊來計算所有目標點到直線的距離并求和，并其作為一條路徑上的總體誤差；

對每一條邊的總體誤差進行比較，取最小總體誤差的一條路徑作為輪式機器人平臺即將行駛的規劃路徑，使輪式機器人平臺在該路徑上距離d取一個目標點作為下一個時刻的行駛點，并且取和路徑曲線相切的直線的方向作為航向角的方向。