一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法，其中装置包括FPGA逻辑模块与单板计算机核心控制模块通过cPCI总线通信；快速AD采样模块采集油门传感器、刹车传感器和电器比例阀的模拟数据并将模拟数据转换成数字量传送到FPGA逻辑模块；快速DA控制模块实现电气比例阀控制；多档开关输入模块实现选择和切换驾驶控制模式，所述驾驶控制模式包括远控驾驶模式、有人驾驶模式和无人驾驶模式；还包括工业CAN总线模块以及CAN总线保护模块。本发明专利技术具备三种驾驶控制模式，能够控制车辆行驶在戈壁滩、能够服务于部队试验，满足军事设备模拟敌军雷达辐射特性、散射特性、干扰特性；满足部队全流程实战化对抗训练；满足导弹武器装备作战效能检验需要。

A Control Device, System and Method for Driverless Vehicles

The invention discloses a control device, system and method for an unmanned vehicle, in which the device includes a logic module of the FPGA and a core control module of the single board computer communicate through the cPCI bus; a fast AD sampling module collects analog data of the throttle sensor, brake sensor and proportional valve of the electric appliance and transfers analog data into a digital quantity to the logic module of the FPGA; and a fast DA control module. The driving control mode includes remote control mode, manned mode and unmanned mode, as well as industrial CAN bus module and CAN bus protection module. The invention has three driving control modes, which can control vehicle driving in Gobi beach, serve army test, satisfy military equipment to simulate enemy radar radiation characteristics, scattering characteristics and jamming characteristics, satisfy the whole process of actual combat training of troops, and meet the needs of operational effectiveness test of missile weapon equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法
本专利技术涉及一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法，属于无人机

技术介绍
自从AI智能进入公众视野，全自动无人驾驶给车辆带来了空前的变革，研究表明，在增强高速公路安全、缓解交通拥堵、减少空气污染等方面，无人驾驶会带来颠覆性的改善。无人驾驶是一个众多技术整合的复杂系统，包括定位、控制、雷达、摄像识别等，其核心是控制系统。特斯拉、谷歌、百度及国内一些汽车厂商已经掌握了相对成熟的技术，在设计、制造等方面取得了丰富的经验，正引导着无人驾驶的发展方向。目前无人驾驶车辆的控制系统均为商业用途，使用环境为城市交通道路，能够满足部队军事用途的基本没有，不能适应恶劣的戈壁滩风沙环境、无法适应沙漠环境的高低温，操作模式比较单一，因此，迫切的需要一种新的技术方案解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法，该控制系统方案解决了现有控制系统的缺点和不足，具备三种驾驶控制模式。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。在第一方面，本专利技术提供了一种无人驾驶车辆的控制装置，所述控制装置用于控制军事无人驾驶试验车辆行驶，其特征在于，包括：FPGA逻辑模块、单板计算机核心控制模块、快速AD采样模块、所述快速DA控制模块、温度监测模块、工业CAN总线模块、CAN总线保护模块、多档开关输入模块、继电器控制模块以及RS422扩展接口模块；所述FPGA逻辑模块，用于实现逻辑控制和时序控制，其与单板计算机核心控制模块通过cPCI总线通信；所述单板计算机核心控制模块，用于通过高速总线与FPGA逻辑模块共享数据；所述快速AD采样模块，用于采集油门传感器、刹车传感器和电器比例阀的模拟数据并将模拟数据转换成数字量传送到FPGA逻辑模块；所述快速DA控制模块，实现电气比例阀控制；所述温度监测模块，用于实时采集无人驾驶车辆的环境温度数据并通过SPI总线向PGA逻辑模块传输数据；所述工业CAN总线模块，用于模块之间的CAN总线通信；所述CAN总线保护模块，用于保护CAN总线模块不被损坏以及CAN总线的可靠通讯；所述多档开关输入模块，用于实现选择和切换驾驶控制模式，所述驾驶控制模式包括远控驾驶模式、有人驾驶模式和无人驾驶模式；所述继电器控制模块，用于实现高压器件的通断；所述RS422扩展接口模块，RS422扩展接口模块的功能由FPGA逻辑模块实现。在第二方面，本专利技术提供了无人驾驶车辆的控制系统，包括：指控中心和无人驾驶车辆，所述指控中心和无人驾驶车辆之间通过无线通信；所述指控中心，用于向无人驾驶车辆发送启动指令以及行驶参数指令。所述无人驾驶车辆，内置了如以上所述无人驾驶车辆的控制装置；所述无人驾驶车辆的控制装置响应于预先选择的驾驶模式控制无人驾驶车辆执行相应的动作；当预先选择的驾驶模式是远控驾驶模式时，无人驾驶车辆的控制系统通过无线通信的接收来自指控中心的行驶参数指令，所述行驶参数指令包括速度、方向和路径信息；控制系统接收到来自指控中心的启动指令后开始为蓄电池加电，进行系统的自检流程；控制系统自检通过后发送命令数据，实现动力电池组为整个系统供电；控制系统自检没有通过时将向指控中心上报异常状态；指控中心判断并决定是否继续进行试验；控制系统接收到指控中心继续试验的指令，通过工业CAN总线发送控制指令到油门、刹车以及转向系统。在第三方面，本专利技术提供了一种无人驾驶车辆的控制方法，所述无人驾驶车辆的控制方法用于控制军事无人驾驶试验车辆行驶，包括：实时通过多档开关输入模块获取选择的驾驶模式，所述驾驶模式包括远控驾驶模式、无人驾驶模式和有人驾驶模式；根据所述驾驶模式生成无人驾驶车辆的控制指令，所述无人驾驶车辆的控制指令用于控制无人驾驶车辆执行相应驾驶模式的动作：其中远控驾驶模式下：无人驾驶车辆的控制系统通过无线通信的接收来自指控中心的行驶参数指令，所述行驶参数指令包括速度、方向和路径信息；控制系统接收到来自指控中心的启动指令后开始为蓄电池加电，进行系统的自检流程；控制系统自检通过后发送命令数据，实现动力电池组为整个系统供电；控制系统自检没有通过时将向指控中心上报异常状态；指控中心判断并决定是否继续进行试验；控制系统接收到指控中心继续试验的指令，通过工业CAN总线发送控制指令到油门、刹车以及转向系统；无人驾驶模式下，不需要接收来自指控中心的指令数据，无人驾驶车辆的控制系统预先存储速度和路径信息；控制系统根据存储的信息自动驾驶控制车辆按照既定路径行驶；有人驾驶模式下，由驾驶员操作油门及刹车完成驾驶试验。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术以稳定可靠为基本原则，具备三种驾驶控制模式，控制车辆行驶在戈壁滩，满足导弹武器装备作战效能检验需要；本专利技术可以可以显著提高无人驾驶车辆的性能，实时监测车辆的状态信息，如油门、刹车、温度、电气比例阀、动力电池组等，并实现闭环反馈控制。附图说明图1是本专利技术具体实施例无人驾驶车辆的控制装置的组成框架图；图2是本专利技术具体实施例快速AD采样模块原理图；图3是本专利技术具体实施例快速DA采样模块原理图；图4是本专利技术具体实施例温度监测模块原理图；图5是本专利技术具体实施例参数存储模块原理图；图6是本专利技术具体实施例工业CAN总线模块引脚图；图7是本专利技术具体实施CAN总线保护模块原理图；图8是本专利技术具体实施多档开关输入模块原理图；图9是本专利技术具体实施继电器控制模块原理图；图10是本专利技术具体实施RS422扩展接口模块原理图；图11是本专利技术具体实施远控模式工作流程图；图12是本专利技术具体实施FPGA的BANK分配图；图13是本专利技术具体实施无人驾驶车辆控制装置对外接口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1示出的具体实施例，提供了一种无人驾驶车辆控制装置，控制装置主要组成单元：单板计算机核心控制模块、FPGA逻辑模块、快速AD采样模块、快速DA控制模块、温度监测模块、参数存储模块、工业CAN总线模块、CAN总线保护模块、多档开关输入模块、继电器控制模块、RS422扩展接口模块。单板计算机核心控制模块收集各个模块的反馈信息、操作指令等，并综合各个模块的信息根据相关算法下发控制指令。快速AD采样模块的功能用于实现油门传感器指令输入、刹车传感器指令输入等。快速DA控制模块实现电气比例阀控制。温度监测模块的功能实现控制系统的温度监测，实时掌握控制系统的环境状态。参数存储模块的功能实现控制系统有关参数信息的存储，能够无人驾驶车辆的设置信息断电不丢失。工业CAN总线模块的功能实现与车辆其它模块的通信控制：动力电池组、转向油泵、制动气泵、驱动电机等。CAN总线保护模块的功能实现应用在户外等恶劣的现场环境时，保证控制系统不被损坏以及总线的可靠通讯。多档开关输入模块的功能实现接收有人驾驶时的指令状态输入。继电器控制模块的功能实现对无人驾驶车辆的某些高压模块的控制。RS422扩展接口模块的功能实现与车辆其它模块的通信控制：转向电机的控制、组合导航的控制。控制系统各个模块的参数通过单板计算机核心控制模块下载，各个模块的功能由FPGA控制逻辑时序实现，同时FPGA汇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶车辆的控制装置，所述控制装置用于控制军事无人驾驶试验车辆行驶，其特征在于，包括：FPGA逻辑模块、单板计算机核心控制模块、快速AD采样模块、快速DA控制模块、温度监测模块、工业CAN总线模块、CAN总线保护模块、多档开关输入模块、继电器控制模块以及RS422扩展接口模块；所述FPGA逻辑模块，用于实现逻辑控制和时序控制，其与单板计算机核心控制模块通过cPCI总线通信；所述单板计算机核心控制模块，用于通过高速总线与FPGA逻辑模块共享数据；所述快速AD采样模块，用于采集油门传感器、刹车传感器和电器比例阀的模拟数据并将模拟数据转换成数字量传送到FPGA逻辑模块；所述快速DA控制模块，实现电气比例阀控制；所述温度监测模块，用于实时采集无人驾驶车辆的环境温度数据并通过SPI总线向PGA逻辑模块传输数据；所述工业CAN总线模块，用于模块之间的CAN总线通信；所述CAN总线保护模块，用于保护CAN总线模块不被损坏以及CAN总线的可靠通讯；所述多档开关输入模块，用于实现选择和切换驾驶控制模式，所述驾驶控制模式包括远控驾驶模式、有人驾驶模式和无人驾驶模式；所述继电器控制模块，用于实现高压器件的通断；所述RS422扩展接口模块，RS422扩展接口模块的功能由FPGA逻辑模块实现。...

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶车辆的控制装置，所述控制装置用于控制军事无人驾驶试验车辆行驶，其特征在于，包括：FPGA逻辑模块、单板计算机核心控制模块、快速AD采样模块、快速DA控制模块、温度监测模块、工业CAN总线模块、CAN总线保护模块、多档开关输入模块、继电器控制模块以及RS422扩展接口模块；所述FPGA逻辑模块，用于实现逻辑控制和时序控制，其与单板计算机核心控制模块通过cPCI总线通信；所述单板计算机核心控制模块，用于通过高速总线与FPGA逻辑模块共享数据；所述快速AD采样模块，用于采集油门传感器、刹车传感器和电器比例阀的模拟数据并将模拟数据转换成数字量传送到FPGA逻辑模块；所述快速DA控制模块，实现电气比例阀控制；所述温度监测模块，用于实时采集无人驾驶车辆的环境温度数据并通过SPI总线向PGA逻辑模块传输数据；所述工业CAN总线模块，用于模块之间的CAN总线通信；所述CAN总线保护模块，用于保护CAN总线模块不被损坏以及CAN总线的可靠通讯；所述多档开关输入模块，用于实现选择和切换驾驶控制模式，所述驾驶控制模式包括远控驾驶模式、有人驾驶模式和无人驾驶模式；所述继电器控制模块，用于实现高压器件的通断；所述RS422扩展接口模块，RS422扩展接口模块的功能由FPGA逻辑模块实现。2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，还包括参数存储模块，所述参数存储模块用于保存数据且通过串行总线与FPGA逻辑模块通信。3.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，FPGA内部的BANK按照功能划分成了PCI本地总线、AD模块、DA模块、重配置模块和其它控制模块。4.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，所述单板计算机核心控制模块采用AtomTMN455/D525处理器的超小型嵌入式核心控制模块。5.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，所述装置的对外接口包括2路以太网接口、1路3档开关信息输入、0～5V模拟电压输入接口、2路CAN接口以及4路RS422串口。6.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，所述工业CAN总线模块为集成微处理器、CAN-bus控制器、CAN-bus收发器、DC-DC转换、高速数字隔离于一体的嵌入式CAN模块，且支持三种协议转换方式：透明转换、透明带标识转换和自定义协议转换。7.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆的控制装置，其特征在于，所述快速AD采样模块还采样控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴垒，孙永飞，于瑞亭，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32