[发明专利]一种无人三栖车的控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于现代交通技术领域，涉及到一种控制系统，特别涉及到一种无人三栖车的控制系统及其控制方法。

背景技术

目前的交通运输工具都有其专属用场，汽车在陆地上行驶，轮船在水中航行，飞机在空中飞行。虽然有少量的两栖车可以在水里或陆地上行驶，但尚无能够在水、陆、空三栖都能行驶的车辆，尤其是具有无人驾驶功能的三栖车辆。无人三栖车不受路况环境的限制，能够应用于军事活动、抢险救灾等方面。控制系统是无人三栖车的核心，是决定无人三栖车在水、陆、空都能行驶的关键。现有控制系统在两栖车上实现了成功应用，但尚未发现能够成功应用在三栖车上的控制系统，特别是具有无人驾驶功能的三栖车的控制系统，而现有的两栖车控制系统不能使三栖车在水、陆、空都能实现其功能。

发明内容

为满足社会需求，本发明要设计一种能使无人三栖车在水、陆、空三种场地都能稳定行驶且可靠性强的无人三栖车的控制系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种无人三栖车的控制系统，包括信息采集模块、信息处理模块、模式选择模块和执行机构模块；

所述的信息采集模块包括GPS定位传感器、一对CCD图像传感器、陀螺仪、微波雷达传感器、主驱动电机转速传感器、副驱动电机转速传感器和角位移传感器，所述的GPS定位传感器、一对CCD图像传感器、陀螺仪、微波雷达传感器、主驱动电机转速传感器、副驱动电机转速传感器和角位移传感器分别通过电线连接到信息处理模块；其中，GPS定位传感器用来获取无人三栖车的定位信息、确定无人三栖车的位置，CCD图像传感器用来采集无人三栖车前方图像数据，陀螺仪用来精确地确定运动车体的姿态，微波雷达传感器用来检测影响无人三栖车行驶的前方障碍物，主驱动电机转速传感器和副驱动电机转速传感器分别用来获取主驱动电机转速信号和副驱动电机转速信号，角位移传感器用来检测步进电机的旋转角度；

所述的信息处理模块包括嵌入式电控单元，其作用是根据信息采集模块获取的当前外部环境信息进行处理，与预装在嵌入式电控单元里的地理信息数据结合，自主判断选择正确的模式，从而控制执行机构模块中的部件进行相应的动作；所述的外部环境信息包括无人三栖车的位置、姿态、前方道路图像、前方障碍物在车体坐标系中的位置；

所述的模式选择模块包括陆地模式控制器、水上模式控制器、飞行模式控制器和六个电控离合器，其中，电控离合器A控制陆地模式时驱动动力传递的通与断；电控离合器B控制水上模式时驱动动力传递的通与断；电控离合器C控制飞行模式时驱动动力传递的通与断；电控离合器D控制陆地模式时转向动力传递的通与断；电控离合器E控制水上模式时转向动力传递的通与断；电控离合器F控制飞行模式时转向动力传递的通与断；陆地模式控制器控制电控离合器A和电控离合器D的开与关；水上模式控制器控制电控离合器B和电控离合器E的开与关；飞行模式控制器控制电控离合器C和电控离合器F的开与关；模式选择模块的作用是根据信息处理模块发送的指令控制三种模式控制器，从而控制相应的电控离合器的接合与分离，从而使无人三栖车切换到正确的模式中；

所述的执行机构模块由主驱动电机、副驱动电机和一个步进电机组成；主驱动电机既作为陆地模式时汽车驱动电机，也作为水上模式时螺旋桨的驱动电机，还作为飞行模式时上旋翼的驱动电机；副驱动电机在飞行模式下只驱动下旋翼；在陆地模式和水上模式时，步进电机控制无人三栖车的转向，而在飞行模式时步进电机控制无人三栖车的前进与后退。

一种无人三栖车的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

A、由信息采集模块对当前无人三栖车周围环境和所处位置、姿态、道路图像、前方障碍物在车体坐标系中的位置进行采集；

B、由信息处理模块对步骤A所获得的信息进行处理，与预装的地理信息数据结合，综合评判当前无人三栖车所处的环境，规划出前方道路的有效路径节点，然后控制无人三栖车按规划好的路径进行自主行驶，在行驶过程中，根据所处道路环境在陆地模式、水上模式和飞行模式之间进行自主切换：