[发明专利]多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统

权利要求书

1.多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统，在实验室范围内实施和运行，包括多自主车辆系统、无线通信系统、室内定位系统和PC信息处理系统四大部分，其特征是：所述多自主车辆系统又分为信息采集处理模块、数据提取融合模块、决策控制模块和硬件驱动模块，其中，所述信息采集处理模块由红外测距传感器、数字摄像头、光电编码器和辅助控制器构成，所述数据提取融合模块和决策控制模块主要由主控制器实现；所述无线通信系统由多个无线通信模块组成，根据需要进行组网；所述室内定位系统包括超声波发送器、目标追踪器和网络控制器；所述PC信息处理系统，主要用于定位数据处理并将数据实时发送给自主车辆，其中：

所述信息采集处理模块，实现对实体多自主车辆传感器信息数据的获取、存储和去噪；

所述数据提取融合模块，实现对实体多自主车辆传感器所获信息数据的融合；

所述决策控制模块，实现对实体多自主车辆的决策和控制；

所述硬件驱动模块，实现对实体多自主车辆运动执行器即直流永磁电机的驱动；

所述无线通信模块，实现实时仿真实验系统顶层定位信息向实体多自主车辆实时位置坐标信息的单向发送以及实体多自主车辆信息的交互；

所述超声波发送器，实现周期性的超声波发送，对实体多自主车辆唯一的ID身份认证；

所述目标追踪器，实现对实体多自主车辆周期性的超声波接收；

所述网络控制器，实现对室内定位系统所组网络的控制以及目标追踪器与PC机的通信；

所述PC信息处理系统，实现对室内定位系统网络控制器传送信息的实时处理、显示、自主车运动位置的同步映射，并将处理后的自主车辆实时位置坐标传输至无线通信模块；

整个系统结构上采用模块化，在实际实现上采用分层控制方式，主要完成对实体多自主车辆决策与控制实时仿真实验，多传感器信息采集和处理主要通过自主车辆辅助控制器实现；数据提取和融合主要通过自主车主控制器实现，决策和控制主要通过自主车主控制器实现，控制对象为纵向运动驱动的直流永磁电机和转向驱动的舵机，主控制器通过RS232串口与辅助控制器通信；实时位置坐标的处理和传输通过实时仿真实验系统的顶层即PC信息处理系统实现。

2.根据权利要求1所述的多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统，其特征是：所述信息采集处理模块，在实时仿真过程中获取局域路况信息，在辅助控制器中完成数据的动态存储、去噪；红外测距传感器和光电编码器，在电源和地之间加入一个合适的电容，其作用是减少电源带来的噪声又不降低传感器的动态性能，对采集的电压信号进行模数转换与存储，数字摄像头模块结构上直接与辅助控制器I/O口连接，直接读取、存储数字传感器获得数据；使用辅助控制器，对三种传感器信息进行去噪处理，将去噪信息直接传输给主控制器，降低了频繁中断给主处理器带来的压力和传感器数据丢失带来的风险；为保证自主车全局的任务规划，使用主控制器，直接接收全局定位信息。

3.根据权利要求1所述的多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统，其特征是：所述数据提取融合模块，由主控制器提取信息采集处理模块去噪后的数据进行空间配准，包括特征选择、特征匹配、空间变化、插值等，接着对提取后的数据进行数据融合；自主车辆信息提取融合模块的输入数据来自信息采集处理模块，融合后的数据作为模块的输出送入决策控制模块，运行时决策级融合数据对所建立的知识库进行更新，实体自主车辆的自学习功能来自于这一部分。

4.根据权利要求1所述的多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统，其特征是：所述决策控制模块，在主控制器中完成实体自主车辆的决策控制，决策层对融合后局域路况信息与去噪后的全局定位信息处理后，由领导车辆给出风险评价和实体自主车辆安全控制与全局任务规划的可行性分析，实现对多自主车辆车队任务分配；控制层在结构上采用可添加和自主选择的算法实现机制，决策控制模块的决策层指导自主车辆的运行方式，根据决策结果，选择与之相匹配的控制算法。

5.根据权利要求1所述的多自主车辆决策与控制实时仿真实验系统，其特征是：所述硬件驱动模块，通过对实体自主车辆驱动模块等硬件电路的编程，实现对电机等执行机构的控制，主控制器首先输出控制信号，主要是PWM(Pulse Width Modulation)输出占空比及输出起停，传送到硬件驱动模块，完成对硬件的驱动。