一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法及系统，属于智能车辆一体化控制技术领域，采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息，构建可重构动力学模型；在车辆状态观测量和道路状态观测量的约束下，基于力平衡优化算法，解算可重构动力学模型，得到各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的加速度参量目标值；生成各车辆动作执行器和各任务动作执行器的控制命令；按照各车辆动作执行器的控制指令和各任务动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行器和对应的任务动作执行器进行动作，控制底盘域和任务载荷域各执行器协调动作，最终实现底盘与任务载荷一体化控制。盘与任务载荷一体化控制。盘与任务载荷一体化控制。

【技术实现步骤摘要】
一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能车辆一体化控制
，特别是涉及一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法及系统。

技术介绍

[0002]智能车辆既有单纯的底盘域控制功能需求，也有搭载了上装任务载荷后的底盘域与任务载荷域一体化控制需求。底盘域的控制需要根据智能驾驶系统感知规划得到的信息，实现驱动系统、转向系统、制动系统、悬架系统等的协同控制；在底盘域控制的基础上，智能车辆的任务载荷域需要根据任务目标，结合对任务目标的处理结果和底盘域的控制需求，实现底盘域与任务载荷域的协同控制，进而控制任务载荷执行器实现任务目标瞄准、精准打击、定点投掷等功能，上述一体化域控制系统是智能车辆的核心组成部分。
[0003]现有的智能车辆控制系统往往只关注单一或部分功能的实现，而忽略了各个子系统之间的相互作用关系，尤其忽略了底盘域子系统之间以及底盘域与任务载荷域之间的协同关系。因此，如何构建各子系统之间的关联，并基于智能域的感知与规划结果，实现底盘域与任务载荷域的一体化建模与控制，是智能车辆域控制系统亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法及系统，控制底盘域和任务载荷域各执行器协调动作，最终实现底盘与任务载荷一体化控制。
[0005]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了如下方案：一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，所述智能车辆包括底盘域和任务载荷域，所述底盘域和所述任务载荷域通过CAN FD进行数据交互，所述底盘域包括若干个车辆动作执行器，所述任务载荷域包括若干个任务动作执行器，所述智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法包括以下步骤：采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息；根据所述道路环境信息和任务目标信息，确定底盘状态参量目标序列；根据所述车辆姿态信息和任务目标信息，确定任务载荷状态参量目标序列；根据所述道路环境信息，确定道路状态观测量；根据所述车辆姿态信息，确定车辆状态观测量；基于所述智能车辆中各执行器的关联关系，构建可重构动力学模型；将所述底盘状态参量目标序列和所述任务载荷状态参量目标序列组成状态参量矩阵；在所述车辆状态观测量和所述道路状态观测量的约束下，基于力平衡优化算法，根据所述状态参量矩阵解算所述可重构动力学模型，得到各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的加速度参量目标值；根据各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各车辆动作执行器的控制状态映
射模型，生成对应车辆动作执行器的控制命令；按照各车辆动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行器进行动作；根据各任务动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的控制状态映射模型，生成对应任务动作执行器的控制命令；按照各任务动作执行器的控制指令，控制对应的任务动作执行器进行动作。
[0006]可选地，在所述按照各车辆动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行器进行动作之后，所述智能车辆底盘域载荷一体化控制方法还包括：获取各车辆动作执行器的状态反馈值；针对任一车辆动作执行器，根据所述车辆动作执行器的加速度参量目标值和所述车辆动作执行器的状态反馈值进行线性拟合，更新所述车辆动作执行器的控制状态映射模型。
[0007]可选地，在所述按照各任务动作执行器的控制指令，控制对应的任务动作执行器进行动作之后，所述智能车辆底盘域载荷一体化控制方法还包括：获取各任务动作执行器的状态反馈值；针对任一任务动作执行器，根据所述任务动作执行器的加速度参量目标值和所述任务动作执行器的状态反馈值进行线性拟合，更新所述任务动作执行器的控制状态映射模型。
[0008]可选地，所述基于所述智能车辆中各执行器的关联关系，构建可重构动力学模型，具体包括：将各车辆动力执行器和各任务动力执行器均作为动力学基元；根据各动力学基元之间的从属关系，建立包括各动力学基元之间关系的关联关系表；基于所述关联关系表，构建可重构动力学模型。
[0009]可选地，所述采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息，具体包括：通过视觉传感器、激光雷达以及毫米波雷达，联合采集道路环境信息；通过车载组合导航系统，获取车辆姿态信息；所述车辆姿态信息包括横摆角度、横摆角速度、车辆行驶速度、轮速和转向角度；通过任务目标获取模块，获取任务目标信息；所述任务目标信息包括任务目标位置、任务目标类型以及任务目标措施。
[0010]可选地，所述根据所述道路环境信息和任务目标信息，确定底盘状态参量目标序列，具体包括：根据所述道路环境信息，建立环境地图；在所述环境地图上，根据所述任务目标信息，确定时序轨迹点；根据所述时序轨迹点，实时计算底盘状态参量目标序列；所述底盘状态参量目标序列包括车辆位置坐标和前轮转角。
[0011]可选地，所述道路状态观测量包括路面类型、路面附着系数、道路坡道和路面不平度；所述车辆状态观测量包括轮胎滑移率和轮胎侧偏角；所述根据所述道路环境信息，确定道路状态观测量，具体包括：根据所述道路环境信息，获取道路图像；
根据所述道路图像，确定道路状态观测量。
[0012]可选地，所述状态参量矩阵如下式所示：矩阵如下式所示：其中，q为智能车辆的状态参量矩阵，为各动力学基元自身的坐标系相对于大地坐标系的相对运动参量；为各动力学基元在角度上的相对运动参量，为各动力学基元在位置上的相对运动参量，为各动力学基元所属父关节的角度变化量或各动力学基元所属父关节的位置变化量。
[0013]另一方面，对应于前述的智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，本专利技术还提供了一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制系统，所述智能车辆底盘与任务载荷一体化控制系统包括：智能域控制器、任务载荷域控制器和底盘域控制器；所述底盘域控制器和所述任务载荷域控制器通过CAN FD进行数据交互；所述智能域控制器，用于采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息；用于根据所述道路环境信息和任务目标信息，确定底盘状态参量目标序列；用于根据所述车辆姿态信息和任务目标信息，确定任务载荷状态参量目标序列；用于根据所述道路环境信息，确定道路状态观测量；根据所述车辆姿态信息，确定车辆状态观测量；所述任务载荷域控制器，用于基于所述智能车辆中各执行器的关联关系，构建可重构动力学模型；用于将所述底盘状态参量目标序列和所述任务载荷状态参量目标序列组成状态参量矩阵；用于在所述车辆状态观测量和所述道路状态观测量的约束下，基于力平衡优化算法，根据所述状态参量矩阵解算所述可重构动力学模型，得到各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的加速度参量目标值；用于根据各任务动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的控制状态映射模型，生成对应任务动作执行器的控制命令；用于按照各任务动作执行器的控制指令，控制对应的任务动作执行器进行动作；所述底盘域控制器，用于根据各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各车辆动作执行器的控制状态映射模型，生成对应车辆动作执行器的控制命令；用于按照各车辆动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，其特征在于，所述智能车辆包括底盘域和任务载荷域，所述底盘域和所述任务载荷域通过CAN FD进行数据交互，底盘域包括若干个车辆动作执行器，任务载荷域包括若干个任务动作执行器；所述智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法包括：采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息；根据所述道路环境信息和任务目标信息，确定底盘状态参量目标序列；根据所述车辆姿态信息和任务目标信息，确定任务载荷状态参量目标序列；根据所述道路环境信息，确定道路状态观测量；根据所述车辆姿态信息，确定车辆状态观测量；基于所述智能车辆中各执行器的关联关系，构建可重构动力学模型；将所述底盘状态参量目标序列和所述任务载荷状态参量目标序列组成状态参量矩阵；在所述车辆状态观测量和所述道路状态观测量的约束下，基于力平衡优化算法，根据所述状态参量矩阵解算所述可重构动力学模型，得到各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的加速度参量目标值；根据各车辆动作执行器的加速度参量目标值和各车辆动作执行器的控制状态映射模型，生成对应车辆动作执行器的控制命令；按照各车辆动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行器进行动作；根据各任务动作执行器的加速度参量目标值和各任务动作执行器的控制状态映射模型，生成对应任务动作执行器的控制命令；按照各任务动作执行器的控制指令，控制对应的任务动作执行器进行动作。2.根据权利要求1所述的智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，其特征在于，在所述按照各车辆动作执行器的控制指令，控制对应的车辆动作执行器进行动作之后，所述智能车辆底盘域载荷一体化控制方法还包括：获取各车辆动作执行器的状态反馈值；针对任一车辆动作执行器，根据所述车辆动作执行器的加速度参量目标值和所述车辆动作执行器的状态反馈值进行线性拟合，更新所述车辆动作执行器的控制状态映射模型。3.根据权利要求1所述的智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，其特征在于，在所述按照各任务动作执行器的控制指令，控制对应的任务动作执行器进行动作之后，所述智能车辆底盘域载荷一体化控制方法还包括：获取各任务动作执行器的状态反馈值；针对任一任务动作执行器，根据所述任务动作执行器的加速度参量目标值和所述任务动作执行器的状态反馈值进行线性拟合，更新所述任务动作执行器的控制状态映射模型。4.根据权利要求1所述的智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，其特征在于，所述基于所述智能车辆中各执行器的关联关系，构建可重构动力学模型，具体包括：将各车辆动力执行器和各任务动力执行器均作为动力学基元；根据各动力学基元之间的从属关系，建立包括各动力学基元之间关系的关联关系表；基于所述关联关系表，构建可重构动力学模型。5.根据权利要求1所述的智能车辆底盘与任务载荷一体化控制方法，其特征在于，所述采集道路环境信息、车辆姿态信息和任务目标信息，具体包括：
通过视觉传感器、激光雷达以及毫米波雷达，联合采集道路环境信息；通过车载组合导航系统，获取车辆姿态信息；所述车辆姿态信息包括横摆角度、横摆角速度、车辆行驶速度、轮速和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博洋，李欣萍，宋佳睿，齐建永，龚建伟，
申请(专利权)人：慧动星球北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：