一种用于自动驾驶靶车的单GPS巡线系统及其工作方法与流程

本发明涉及电气通讯技术领域，尤其涉及一种便用于自动驾驶靶车的单gps巡线系统及其工作方法。

背景技术：

近几年，随着自动化专业发展，无人驾驶汽车发展迅猛，已经广泛应用在试验靶车行业。无人驾驶汽车经过简单的改装便可以降级应用在导弹试验领域，靶车前进的路线一般是固定的，为了达到高速行驶的试验条件，靶车前进的路线相对比较平直，转弯半径比较大。靶车能按照固定轨迹线安全行驶，一般采用以下几种方式：

1.铺设轨道法：早期的试验用靶车多采用这种方式，和火车行驶类似，靶车在预先铺设的轨道上行驶，一般轨道长度约为2公里到5公里不等。采用预设轨道法靶车前进速度容易控制、运行平稳、安全性比较高，但是，铺设轨道成本较高，试验时很容易损坏轨道，维修周期长，试验场地受限制，只能在固定的地方进行试验；

2.铺设反光轨迹线法，随着图像识别技术的逐渐发展，人脸识别，图像识别技术逐渐成熟，为了降低试验成本，缩短试验准备时间，部分试验场将火车轨道改成了反光材料铺设的一条反光带，在靶车上安装摄像头，通过采集靶车前进过程中成像轨迹行程控制偏差，进而控制靶车前进方向，这种方案试验试试相对比较方便，难点是靶场有些场景下无法铺设反光带，反光带无法铺设平直，靶车行驶过程中容易误识别，具有安全隐患；

3.gps巡线法，和方案2类似，只是将铺设在地面的反光带换成卫星gps定位信号，利用gps加惯性导航装置计算出来的车辆位置信号和预设位置对比形成控制偏差进而控制车辆行驶方向。这种方法省去了在地面铺设反光带的程序，不受试验场地约束，可以在任意有卫星信号的地方完成试验，但是收到gps定位精度的限制，车辆很难控制在40km/h的速度以上稳定行驶；

4.差分gps巡线法，为了将车辆控制为高速行驶状态，有部分高校将无人机领域比较成熟的无人机控制技术移植到了无人靶车控制上，采用差分gps方案(又称rtk)，标称定位精度比采用单一gps定位精度提高了一个数量级可以达到10厘米。在车辆移动站安装了无人机用飞控装置，飞控装置一边接收来自基站的定位基准信号，一边根据移动站的位置和设置位置对比行程控制偏差控制车辆方向；在远端控制端采用pc机一边接收rtk数据，一边将数据发送给无线数据透传。这种方式提高了单一gps的定位精度，但是pc机和飞控都是数据链路的中转装置，又是控制车辆的决策装置，与rtk两端均有密切通讯，会严重影响差分gps的信号传输，不适合控制车辆超过80km/h的行驶速度。

技术实现要素：

1.需要解决的技术问题

本发明解决的技术问题在于，提出一种用于自动驾驶靶车的单gps巡线系统及其工作方法及其工作方法，以解决现有技术中gps定位精度依赖于基站和移动端数据的工作可靠性的问题，将车辆控制在车道内高速行驶。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于无人汽车高gps巡线系统，包括gps定位仪、车载工控机、信号转换器、方向盘舵机、刹车舵机、车载数传电台和基站数传电台；所述gps定位仪与所述车载工控机输入端连接；所述车载工控机输出端与所述信号转换器输入端连接；所述信号转换器输出端与所述方向盘舵机和刹车舵机连接；所述车载数传电台与所述信号转换器连接，所述基站数传电台与所述车载数传电台通过无线通信方式连接。

上述的用于无人汽车高gps巡线系统，其中，所述gps定位仪采用mt-285gps定位模块，且所述gps定位仪与所述车载工控机通过ttl或usb直插方式中的一种连接。

上述的用于无人汽车高gps巡线系统，其中，所述车载工控机采用pxi-1042q工控机；所述车载工控机与所述信号转换器通过usb直插或rs232接口方式中的一种连接。

上述的用于无人汽车高gps巡线系统，其中，所述信号转换器为pwm信号转换器，且与所述方向盘舵机和刹车舵机通过pwm方式连接。

上述的用于无人汽车高gps巡线系统，其中，所述车载数传电台和基站数传电台均为dsp电台。

本发明同时公开了一种无人汽车高gps巡线系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，将gps定位仪的蘑菇头天线固定在试验靶车顶端中心位置，天线朝上，确保周围无遮挡干扰；

步骤2，通过所述gps定位仪采集试验靶车运动轨迹线，从起点开始在低速下采集所述试验靶车到终点时存贮轨迹线的位置信息；

步骤3，通过所述基站数传电台和车载数传电台的数据传输，打开车载工控机内置控制软件，设置所述试验靶车的轨迹点线和目标运动速度；

步骤4，人员撤离至安全区，远端操作所述基站数传电台和车载数传电台，通过所述方向盘舵机和刹车舵机实现所述试验靶车行驶方向和速度的控制达到自动驾驶。

上述的用于自动驾驶靶车的单gps巡线系统的工作方法，其中，所述步骤2的试验靶车的运动速度为20km/h以内。

上述的用于自动驾驶靶车的单gps巡线系统的工作方法，其中，所述车载工控机采用滤波平移法消除所述gps定位仪的静态gps误差

3.有益效果

综上所述，本发明的有益效果在于：本发明的gps巡线系统采用gps定位仪定位的方法不依赖差分gps基站校准信息，不依赖基站与移动端数据链路工作可靠性，不需要铺设轨道或反光带，只需要在被控制车辆顶端固定一个蘑菇头天线，便可在全世界绝大多数场合下正常使用，通过补偿法消除由于没有基站带来的定位静漂，可将车辆控制住一个车道范围内高速行驶。

附图说明

图1为本发明一种无人汽车高gps巡线系统的原理示意图；

图2为本发明一种无人汽车高gps巡线系统的工作方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1至附图2所示，一种用于无人汽车高gps巡线系统，包括gps定位仪1、车载工控机2、信号转换器3、方向盘舵机4、刹车舵机5、车载数传电台6和基站数传电台7；所述gps定位仪1与所述车载工控机2输入端连接；所述车载工控机2输出端与所述信号转换器3输入端连接；所述信号转换器3输出端与所述方向盘舵机4和刹车舵机5连接；所述车载数传电台6与所述信号转换器3连接，所述基站数传电台7与所述车载数传电台6通过无线通信方式连接。

所述gps定位仪1采用mt-285gps定位模块，且所述gps定位仪1与所述车载工控机2通过ttl或usb直插方式中的一种连接。

所述车载工控机2采用pxi-1042q工控机；所述车载工控机2与所述信号转换器3通过usb直插或rs232接口方式中的一种连接。

所述信号转换器3为pwm信号转换器，且与所述方向盘舵机4和刹车舵机5通过pwm方式连接。

所述车载数传电台6和基站数传电台7均为dsp电台。

本发明同时公开了一种无人汽车高gps巡线系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，将gps定位仪1的蘑菇头天线固定在试验靶车顶端中心位置，天线朝上，确保周围无遮挡干扰；

步骤2，通过所述gps定位仪1采集试验靶车运动轨迹线，从起点开始在20km/h下采集所述试验靶车到终点时存贮轨迹线的位置信息；

步骤3，通过所述基站数传电台7和车载数传电台6的数据传输，打开车载工控机2内置控制软件，设置所述试验靶车的轨迹点线和目标运动速度；

步骤4，人员撤离至安全区，远端操作所述基站数传电台7和车载数传电台6，通过所述方向盘舵机4和刹车舵机5实现所述试验靶车行驶方向和速度的控制达到自动驾驶。

所述车载工控机2采用滤波平移法消除所述gps定位仪1的静态gps误差。

试验结果：按照上述的靶车定位工作方法，所述gps定位仪1沿着固定路线反复采集了3次轨迹线，发现轨迹线最大偏差处约有0.5m偏差，gps定位仪1重新启动时，静态误差约1m，动态误差约0.5m，使用时，车辆方向控制为偏差控制，采用滤波平移的方式消除静态gps的误差。采集完轨迹线以后，接通方向盘舵机4、刹车舵机5和车载工控机2，车辆在80km/h的车速情况下，可以稳定在轨迹线加减1m的范围内，可以满足所述试验靶车的试验使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。