一种地面无人平台车载综合控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种地面无人平台车载综合控制系统及控制方法，该系统包括三层，分别为：车载参数配置管理模块、车载定位定向模块和车载系统监控模块；车载编队机动规划模块和车载规划跟踪模块；车载信息记录模块和车载运动控制决策模块；本发明专利技术提供的技术方案实现了地面无人平台在多种控制模式下的系统监管，能够灵活切换不同的控制模式。

【技术实现步骤摘要】
一种地面无人平台车载综合控制系统及控制方法
本专利技术属于无人系统平台软件架构体系设计领域，具体讲涉及一种地面无人平台车载综合控制系统及控制方法。
技术介绍
地面无人系统属于复杂的智能系统，包括自主驾驶模式、远程操控模式、编队行驶模式、人工干预模式等，系统中的每个模块可细分为诸多功能相互独立的节点。对于复杂智能系统而言，需要功能完善的架构体系支撑其系统功能的实现，并实时监控各模式下的子系统运行状态。在地面无人平台系统的现有设计中以功能实现为主，缺乏有效的进程管理软件，同时并未考虑整体软件架构设计，不便于地面无人系统集成。现有的地面无人系统技术中涉及环境感知、定位导航、执行机构、控制指令等多种信息交互，因缺乏有效的进程监控手段，不能有效监管和排查信息交互过程中的问题；地面无人平台包括自主驾驶、远程操控、编队行驶、人工干预等控制手段，不同模式间缺少便捷的切换方法。地面无人平台系统层次划分混乱，不利于大型系统的集成与开发。为克服现有地面无人平台缺乏行之有效的架构设计和模式切换不灵活的缺陷，需要提供一种地面无人平台的综合控制系统和控制方法。
技术实现思路
为满足现有技术发展的需要，本专利技术提供了一种地面无人平台车载综合控制系统及控制方法。本专利技术提供的地面无人平台车载综合控制系统，其特征在于，所述控制系统包括车载参数配置管理模块、车载定位定向模块和车载系统监控模块；车载编队机动规划模块和车载规划跟踪模块；车载运动控制决策模块；所述控制系统分别连接环境感知传感器系统、平台综合管控系统和远程驾驶操控单元；所述环境感知传感器系统包括环境感知地图创建模块和紧急避险地图创建模块；所述远程驾驶操控单元分别连接所述车载定位定向模块、所述车载参数配置管理模块、所述车载编队机动规划模块和所述车载运动控制决策模块；所述车载系统监控模块接收且分解所述远程驾驶操控单元下发的任务，并将分解的子任务分配给所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块和所述车载运动控制决策模块，同时接收所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块反馈的运行状态。优选的，所述车载系统监控模块接收所述远程驾驶操控单元发出的启动命令后转入“状态监控”状态，并依次向所述车载编队机动系统、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块发送启动命令，同时接收模块运行状态的反馈信息；所述远程驾驶操控单元启动所述车载定位定向模块和所述车载参数配置管理模块。优选的，所述远程驾驶操控单元发出的机动任务包括：编队，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发编队机动任务，向所述车载规划跟踪模块下发编队机动模式任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；系统停车，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述规划跟踪模块下发系统停车任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；遥控驾驶，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发等待任务，向所述车载运动控制决策模块下发遥控驾驶任务；或，系统停车，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发自主驾驶任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务。优选的，所述编队机动任务下，所述车载编队机动系统接收机动任务时：判断本车角色并读取本车与其他车辆的定位定向信息，执行编队机动规划算法；向所述车载规划跟踪模块发送参考路径和参考速度；向远程驾驶操控单元发动心跳信号。优选的，所述车载规划跟踪模块读取参考路径、参考速度、定位定向信息、当前车辆状态、环境感知地图创建模块发出的感知地图消息以及远程驾驶操控单元发送的降级使用标志消息；若根据所述降级使用标志判断为不降级使用，则根据参考路径和定位定向信息预判车辆行驶的参考路径和行驶方向，并在感知地图上规划局部路径；若为降级使用，则根据参考路径和定位定向信息预判车辆行驶的参考路径和行驶方向，根据环境约束自动调整行驶速度。优选的，所述车载运动控制决策模块接收到控制指令：若为遥控驾驶指令，则读取遥控驾驶控制指令；若为自主驾驶指令，则读取自主驾驶指令和遥控驾驶指令；所述车载运动控制决策模块根据所述远程驾驶操控单元设置的紧急避险功能要求，当判断控制指令为不安全指令时，则避险停车，否则下发控制指令。优选的，所述车载参数配置管理模块的功能包括：将获取的底盘参数发给车载规划跟踪模块和车载运动控制决策模块；将获取的底盘传感器安装参数发给环境感知地图创建模块和紧急避险地图创建模块；将获取的底盘定位定向设备参数发给车载定位定向模块、车载规划跟踪模块、车载运动控制决策模块、环境感知地图创建模块和紧急避险地图创建模块。本专利技术又提供一种应用车载综合控制系统的控制方法，所述控制方法包括：车载系统启动后，接收上层远程操控单元的命令并读取下层模块的状态信息；根据接收的控制任务及状态信息，分解并下发子由各模块执行的子任务，同时更新自身状态；根据各模块反馈的状态信息控制车辆的驾驶模式。进一步的，所述接收的控制任务包括：当机动任务为编队机动时，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发编队机动任务，向所述车载规划跟踪模块下发编队机动模式任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；当机动任务为系统停车时，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述规划跟踪模块下发系统停车任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；当机动任务为遥控驾驶时，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发等待任务，向所述车载运动控制决策模块下发遥控驾驶任务；当机动任务为系统停车时，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发自主驾驶任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务。进一步的，所述读取下层模块的状态信息包括：(1)判断本车角色并读取本车与其他车辆的定位定向信息，执行编队机动规划算法并上传参考路径和参考速度；(2)读取配置文件，获取并上传底盘参数、定位定向设备安装参数和传感器安装参数；(3)读取参考路径和参考速度、定位定向信息、车辆当前状态、感知地图消息和降级使用标志消息，并根据降级使用标志消息规划路径。进一步的，根据各模块反馈的状态信息控制车辆的驾驶模式包括：根据紧急避险功能要求，若对控制任务的安全性判断为安全，则下发控制任务，否则避险停车；根据所述降级使用标志消息规划路径：若判断为不降级使用，则根据参考路径和定位定向信息，预测车辆行使的参考路径和行驶方向，并在感知地图上规划路径；若判断为降级使用，则根据参考路径和定位定向信息，预测车辆行使的参考路径和行驶方向，并根据环境约束自动调整行驶速度和行驶路径。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术提供的技术方案通过搭建包括所述控制系统包括车载参数配置管理模块、车载定位定向模块和车载系统监控模块；车载编队机动规划模块和车载规划跟踪模块；车载运动控制决策模块的三层递阶的系统软件架构，模块化管理不同控制模式，同时对模块间的通信进行监控和异常排查，提高了地面无人平台系统整体设计的完备性，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地面无人平台车载综合控制系统，其特征在于，所述控制系统包括车载参数配置管理模块、车载定位定向模块和车载系统监控模块；车载编队机动规划模块和车载规划跟踪模块；车载运动控制决策模块；所述控制系统分别连接环境感知传感器系统、平台综合管控系统和远程驾驶操控单元；所述环境感知传感器系统包括环境感知地图创建模块和紧急避险地图创建模块；所述远程驾驶操控单元分别连接所述车载定位定向模块、所述车载参数配置管理模块、所述车载编队机动规划模块和所述车载运动控制决策模块；所述车载系统监控模块接收且分解所述远程驾驶操控单元下发的任务，并将分解的子任务分配给所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块和所述车载运动控制决策模块，同时接收所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块反馈的运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种地面无人平台车载综合控制系统，其特征在于，所述控制系统包括车载参数配置管理模块、车载定位定向模块和车载系统监控模块；车载编队机动规划模块和车载规划跟踪模块；车载运动控制决策模块；所述控制系统分别连接环境感知传感器系统、平台综合管控系统和远程驾驶操控单元；所述环境感知传感器系统包括环境感知地图创建模块和紧急避险地图创建模块；所述远程驾驶操控单元分别连接所述车载定位定向模块、所述车载参数配置管理模块、所述车载编队机动规划模块和所述车载运动控制决策模块；所述车载系统监控模块接收且分解所述远程驾驶操控单元下发的任务，并将分解的子任务分配给所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块和所述车载运动控制决策模块，同时接收所述车载编队机动规划模块、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块反馈的运行状态。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载系统监控模块接收所述远程驾驶操控单元发出的启动命令后转入“状态监控”状态，并依次向所述车载编队机动系统、所述车载规划跟踪模块、所述环境感知地图创建模块发送启动命令，同时接收模块运行状态的反馈信息；所述远程驾驶操控单元启动所述车载定位定向模块和所述车载参数配置管理模块。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程驾驶操控单元发出的机动任务包括：编队，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发编队机动任务，向所述车载规划跟踪模块下发编队机动模式任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；系统停车，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述规划跟踪模块下发系统停车任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务；遥控驾驶，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发等待任务，向所述车载运动控制决策模块下发遥控驾驶任务；或，系统停车，所述车载系统监控模块向所述车载编队机动规划模块下发等待任务，向所述车载规划跟踪模块下发自主驾驶任务，向所述车载运动控制决策模块下发自主驾驶任务。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述编队机动任务下，所述车载编队机动系统接收机动任务时：判断本车角色并读取本车与其他车辆的定位定向信息，执行编队机动规划算法；向所述车载规划跟踪模块发送参考路径和参考速度；向远程驾驶操控单元发动心跳信号。5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述车载规划跟踪模块读取参考路径、参考速度、定位定向信息、当前车辆状态、环境感知地图创建模块发出的感知地图消息以及远程驾驶操控单元发送的降级使用标志消息；若根据所述降级使用标志判断为不降级使用，则根据参考路径和定位定向信息预判车辆行驶的参考路径和行驶方向，并在感知地图上规划局部路径；若为降级使用，则根据参考路径和定位定向信息预判车辆行驶的参考路径和行驶方向，根据环境约束自动调整行驶速度。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟红，刘进，王宏明，赵熙俊，崔星，朱森，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11