一种基于云边协同控制的智能运动系统技术方案

本发明专利技术特别涉及一种基于云边协同控制的智能运动系统。该基于云边协同控制的智能运动系统，包括中心数据云模块、无线网络传输模块和至少一个智能移动设备，所述智能移动设备搭载有边缘计算设备。该基于云边协同控制的智能运动系统，实现了多传感器的数据融合、云边实时状态通信、边缘侧的数据传输、人工智能算法的动态调优和边缘侧的离线自治，节省了边缘计算设备存储大量数据的空间，实现了云边端的功能解耦，提高了整体人工智能算法的训练速度，能够以为移动平台的稳定运行保驾护航。能够以为移动平台的稳定运行保驾护航。能够以为移动平台的稳定运行保驾护航。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云边协同控制的智能运动系统


[0001]本专利技术涉及云边协同控制
，特别涉及一种基于云边协同控制的智能运动系统。

技术介绍

[0002]随着云边协同控制和人工智能算法的不断发展，智能运动平台对场景的感知能力得到了很大的提升。在智能感知和运动规划领域，结合了云边协同控制的交互方式也受到越来越多的关注。由于时常出现网络环境不稳定的情况，平台运动场景特征的复杂和变化频繁的特点，一个好的智能运动平台在数据通信的实时性、计算量的合理分配、数据量的存储空间等方面都提出了更高的要求。尤其在智能化级别较高的无人驾驶领域的研究课题中，更多的关注中心被放在设备运行的稳定性和通用的交互框架下。同时对于脱离与云端通信连接的场景，边缘侧设备具备一定的边缘自治能力显得尤为重要。
[0003]为了解决车载通信时延大、计算量负载高和数据存储空间不足等的问题，本专利技术提出了一种基于云边协同控制的智能运动系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的基于云边协同控制的智能运动系统。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：包括中心数据云模块、无线网络传输模块和至少一个智能移动设备，所述智能移动设备搭载有边缘计算设备；
[0007]所述中心数据云模块，由元数据存储单元A和训练人工智能算法的集成服务器组成，用于实现设备元数据的存储、人工智能算法的训练、远程控制和状态跟踪；
[0008]所述边缘计算模块，负责对智能移动设备的传感器信号进行初步处理，包括但不限于数据脱敏和分析推理，对智能移动设备的运动进行控制，同时通过无线网络传输模块实现中心数据云模块和边缘计算设备之间的关键数据传输，实现时延、计算量和数据量的三者均衡；
[0009]所述智能移动设备，包括传感器单元、感知计算单元、决策规划单元和底层控制单元；
[0010]所述传感器单元的装置包括但不限于激光雷达、摄像头、里程计、IMU惯性测量装置和碰撞传感器，负责对智能移动设备位姿和周围环境的物理信息进行采集，生成多中传感器装置的融合数据，并进行关键信息的上传；
[0011]所述感知计算单元负责实现对车辆在世界坐标系中的定位和感知，对智能移动设备的运动状态进行初步评估；
[0012]所述决策规划单元负责对智能移动设备的运动决策进行分析处理，实现路径规划和物理避障功能；
[0013]所述底层控制单元通过安装伺服控制单元、电源单元与电机单元，对智能移动设备的运动进行控制，完成控制器规划的行驶路线。
[0014]所述中心数据云模块对边缘设备的状态和运行日志进行记录，同时搭载集成服务器对人工智能算法进行训练和调优，并下发至边缘计算设备运行；
[0015]所述元数据存储单元A采用DB(database)存储记录边缘设备的状态信息和运行健康日志，同时对关键数据进行备份和记录；
[0016]所述集成服务器负责完成智能移动设备导航所需的人工智能算法的训练和调优，利用边缘计算设备上传的数据，进行标记和清洗，对当前的智能算法进行训练，达到所需的精度之后下发到边缘设备完成平台的智能控制。
[0017]所述边缘计算设备，由元数据存储单元B、设备孪生单元、数据传输单元和控制单元组成，通过对智能移动设备的传感器信号进行标记和清洗，记录智能移动设备的状态信息和运行日志，实现数据监听、负载均衡和离线自治的功能。
[0018]所述的元数据存储单元B负责完成设备状态的记录和日志备份，实现云边端协同控制，同时在无线网络传输模块的网络状态中断时实现离线自治功能，保证边缘计算设备的运行状态；
[0019]所述设备孪生单元通过与底层的智能移动设备进行数据通信，完成数据清洗与标记处理和对边缘计算设备状态的监听，同时根据控制单元下发的命令，对智能移动设备模型进行建模和指令控制；
[0020]所述数据传输单元负责实现智能移动设备和边缘计算设备的通信，兼容边缘计算设备所支持的通信协议，实现状态管理和数据备份；
[0021]所述控制模块是边缘计算设备的控制中心，负责实现数据监听、负载均衡、状态保活和离线自治的功能。
[0022]所述感知计算单元通过从传感器单元获取智能移动设备周边的环境信息数据，并对获取到的数据进行计算与分析，构建智能移动设备相对于世界坐标的位姿数据，并传递给决策规划单元；
[0023]所述的策规划单元接收来自感知计算单元的分析数据，进行行进路线的规划和避障，完成出发点和目的地之间的实时导航；同时将路径规划信息，彼长信息和实时导航信息发送给底层控制单元；
[0024]所述底层控制单元接收决策规划单元的指令信号，对智能移动设备的运动进行控制，完成伺服控制单元对电机单元的驱动、启停和速度指令操作。
[0025]本专利技术基于云边协同控制的智能运动系统，实现步骤如下：
[0026]步骤S1、通过中心数据云模块通过无线网络传输模块与边缘计算设备进行通信，实现指令和算法功能的下发；
[0027]步骤S2、边缘计算设备对中心数据云模块下发的算法功能进行部署，同时中心数据云模块实时监听边缘计算设备的健康状态，进行数据记录和下发；
[0028]步骤S3、将边缘计算设备的指令数据进一步下发至智能移动设备，智能移动设备通过传感器单元对其位姿和周围环境的物理信息进行采集，通过感知计算单元的数据建模和处理，得到智能移动设备在世界坐标系的位姿和周边环境的信息；
[0029]步骤S4、将感知计算单元得到的数据进一步传递至决策规划单元进行处理，通过
人工智能算法实现路径规划和动态避障功能，将运动控制指令下发到智能移动设备；
[0030]步骤S5、智能移动设备接收到控制指令信号后，通过伺服控制单元对电机单元进行操作，完成智能移动设备的移动和状态反馈。
[0031]本专利技术基于云边协同控制的智能运动系统，智能移动设备将当前的位姿信息反馈至设备孪生单元，经数据清洗与标记处理之后，存储至边缘计算设备的数据库，同时将该数据发送至中心数据云模块，中心数据云模块对当前的设备元数据和采样的环境数据进行存储，并将关键信息提取发送至集成服务器，作为人工智能算法的训练集进行训练，同时将优化的结果下发至边缘计算设备。
[0032]本专利技术的有益效果是：该基于云边协同控制的智能运动系统，实现了多传感器的数据融合、云边实时状态通信、边缘侧的数据传输、人工智能算法的动态调优和边缘侧的离线自治，节省了边缘计算设备存储大量数据的空间，实现了云边端的功能解耦，提高了整体人工智能算法的训练速度，能够以为移动平台的稳定运行保驾护航。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：包括中心数据云模块、无线网络传输模块和至少一个智能移动设备，所述智能移动设备搭载有边缘计算设备；所述中心数据云模块，由元数据存储单元A和训练人工智能算法的集成服务器组成，用于实现设备元数据的存储、人工智能算法的训练、远程控制和状态跟踪；所述边缘计算模块，负责对智能移动设备的传感器信号进行初步处理，包括但不限于数据脱敏和分析推理，对智能移动设备的运动进行控制，同时通过无线网络传输模块实现中心数据云模块和边缘计算设备之间的关键数据传输，实现时延、计算量和数据量的三者均衡；所述智能移动设备，包括传感器单元、感知计算单元、决策规划单元和底层控制单元；所述传感器单元负责对智能移动设备位姿和周围环境的物理信息进行采集，生成多中传感器装置的融合数据，并进行关键信息的上传；所述感知计算单元负责实现对车辆在世界坐标系中的定位和感知，对智能移动设备的运动状态进行初步评估；所述决策规划单元负责对智能移动设备的运动决策进行分析处理，实现路径规划和物理避障功能；所述底层控制单元通过安装伺服控制单元、电源单元与电机单元，对智能移动设备的运动进行控制，完成控制器规划的行驶路线。2.根据权利要求1所述的基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：所述传感器单元的装置包括但不限于激光雷达、摄像头、里程计、IMU惯性测量装置和碰撞传感器。3.根据权利要求1所述的基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：所述中心数据云模块对边缘设备的状态和运行日志进行记录，同时搭载集成服务器对人工智能算法进行训练和调优，并下发至边缘计算设备运行；所述元数据存储单元A采用DB存储记录边缘设备的状态信息和运行健康日志，同时对关键数据进行备份和记录；所述集成服务器负责完成智能移动设备导航所需的人工智能算法的训练和调优，利用边缘计算设备上传的数据，进行标记和清洗，对当前的智能算法进行训练，达到所需的精度之后下发到边缘设备完成平台的智能控制。4.根据权利要求1所述的基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：所述边缘计算设备，由元数据存储单元B、设备孪生单元、数据传输单元和控制单元组成，通过对智能移动设备的传感器信号进行标记和清洗，记录智能移动设备的状态信息和运行日志，实现数据监听、负载均衡和离线自治的功能。5.根据权利要求4所述的基于云边协同控制的智能运动系统，其特征在于：所述的元数据存储单元B负责完成设备状态的记录和日志备份，实现云边端协同控制，同时在无线网络传输模块的网络状态中断时实现离线自治功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健华，王茂帅，高明，尹青山，王建华，
申请(专利权)人：山东新一代信息产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：