具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

无人驾驶靶车控制系统，包括遥控基站；将遥控基站与靶车联动的监 控系统、导航系统以及遥控系统；所述靶车和遥控基站之间通过无线传输 方式传递实时的指令、图像和数据以实现对靶车行驶方向及速度的控制； 所述导航系统用于构建靶车的路径，以及实时将靶车在路径行使的信息传 输至遥控基站；所述监控系统安装于靶车上，监视系统能够实时将靶车四 周路况反馈给遥控基站。

实施例1：

具体地如图1所示，无人驾驶靶车控制系统，包括遥控基站；将遥控 基站与靶车联动的监控系统、导航系统以及遥控系统；所述靶车和遥控基 站之间通过无线传输方式传递实时的指令、图像和数据以实现对靶车行驶 方向及速度的控制；所述导航系统用于构建靶车的路径，以及实时将靶车 在路径行使的信息传输至遥控基站；所述监控系统安装于靶车上，监视系 统能够实时将靶车四周路况反馈给遥控基站。

本发明的工作原理如下：

工作方式：在位于控制遥控基站上试验人员的遥控下，遥控靶车沿预 设的航迹高速运动，为武器打击提供必要的移动目标。遥控靶车和遥控基 站之间通过无线传输方式传递实时的指令、图像和数据以实现对靶车行驶 方向及速度的控制。

1.遥控靶车系统的工作方式：

(1)移动靶车就位：可采用两种方式。一遥控靶车由驾驶员驾驶至 靶场道路起点，二是可通过人工遥控驾驶至靶场道路起点。

(2)移动靶车的自动驾驶：有自主程控驾驶和手动遥控驾驶两种模 式。

2.遥控系统的工作方式：遥控是整个遥控靶车的“中枢神经枢纽”， 它通过系统监测、系统遥控、人工干预以及预设安全限值等方式来保障靶 车的正常运行。

(1)系统监测：上位机通过移动靶车的北斗轨迹和预设路线的实时 计算、比对并下达纠偏指令，确保靶车不会偏离预设轨迹；操作人员和参 试人员通过车载摄像机传回来的图像，实时监视车辆的运行参数、运行轨 迹和靶车的运行状态。

(2)系统遥控：遥控模式下，遥控靶车依据采集的路况信息或预制 的地图信息，按照上位机预设的工作参数自主行驶，同时回传前方图像和 车辆运行参数；遥控基站上的上位机接收并根据回传的图像、运行参数和 轨迹纠偏信息等，实时向牵引车发送动作指令，包括换挡、前进、后退、 加速、制动等操作。

(3)人工干预及预设安全限值：遥控靶车自动驾驶时，如遇紧急情 况或有突发事件时，指挥控制系统可迅速采取紧急防范措施，阻止事故发 生。当车辆处于自主程控驾驶模式时，操作人员可随时切换至人工遥控模 式进行干预驾驶；移动靶车无人驾驶系统具有超限自动停车功能，超限指 标可以在上位机系统进行预先设置。

上述靶车的控制系统包括导航控制器，导航主控系统以主控板卡为核 心装置的控制器，与CAN总线服务器、串口服务器、网络接口、工业交换 机组成导航控制系统，完成牵引车状态信息、各部分的控制指令及信号的 采集或处理。交换机、网桥与遥控站监控系统的数据交换也通过它完成。 控制器与上位机互发心跳报文，检测数据网络连接状态，若心跳报文时间 超出控制器预设的停车时间，控制器自动完成牵引车的安全停车。

主控系统采用嵌入式Linux_RT实时操作系统，通过上位机的Linux开 发环境开发主控导航软件。导航主控系统的核心硬件选择Tronglong开发 板TL5728，其外部接口主要包括：SD card、USB3.0、调试串口、RS485、 RS232、CAN、2UART、ETH0、ETH1(RJ-45)等。各接口的主要功能：①RS485 接收北斗信号，②以太网(ETH)接口用于数据及视频传输，③CAN用于电 机控制及继电器控制。

主控系统的编程环境为eclipse+gcc交叉编译工具链，将编译好的可 执行文件下载到嵌入式主控板上，从而实现无人驾驶。

主控系统通过基于CAN通信的实现对方向盘、油门、档位的控制；通 过I/O模块实现点火、熄火、刹车的控制。

网络I/O模块用于控制采集现场I/O信号，如摄像头、人工/遥控切换 开关等信号，冗余I/O接口≥5路，网络I/O模块选择KonNaD/康耐德 C2000-A2-SDD4040-AD4。

以主控板卡为核心装置的控制器，与CAN总线服务器、串口服务器、 网络接口、工业交换机组成导航控制系统，完成牵引车状态信息、各部分 的控制指令及信号的采集或处理。

交换机、网桥与遥控站监控系统的数据交换也通过它完成。

控制器与上位机互发心跳报文，检测数据网络连接状态，若心跳报文 时间超出控制器预设的停车时间，控制器自动完成牵引车的安全停车。

实施例2：

遥控基站组成，控基站内装有一台计算机、四个显示器(键盘和鼠标 固定在操作台上)。其中：两个显示屏安装在模拟方向盘操控手前方，其 中一个显示屏用来显示高清摄像头采集的道路图像及关键的运行参数，另 外两个显示屏安装在上位机操作手前方，显示屏的显示内容、操控界面布 局可根据用户进一步的详细需求进行设置。

通过观察道路显示屏，参试人员可以直观地获取牵引车的当前方向、 速度、油门、刹车、路况等信息以及运行轨迹，并可以在自主程控驾驶模 式下目视牵引车拟合运行轨迹与预设轨迹的吻合程度。

通过操作界面，参试人员能在遥控操作模式下启动车辆，利用模拟驾 驶装置指挥牵引车完成打靶。另外，一旦牵引车不受控制或者未按预定轨 迹行驶，显示器上会弹出报警信息，提醒指挥参试人员进行紧急处理，参 试人员即可通过软件设置的急停按钮，采取紧急刹车措施以防止车辆非正 常工作。

模拟驾驶装置选用罗技G29的模拟驾驶舱系统，该装置安装于遥控基 站内，供操作手进行人工遥控驾驶牵引车，或在紧急情况下供操控手采取 应急措施以保证牵引车安全。罗技G29的模拟驾驶舱系统拥有和普通汽车 类似的方向盘、油门、刹车和档位，可以良好的还原机动车驾驶感受，操 作员只要会驾驶汽车，经短时间适应性训练后即可操控该装置。在人工遥 控驾驶模式下，该装置可实时将转向、刹车、加速等驾驶信息转化为数字 信号，并通过上位机、图传系统发送给牵引车上的主控板，从而实现对牵 引车的遥控驾驶。

实施例3：

如图2所示，导航系统是整个车辆自主程控驾驶的核心。在遥控基站 上架设基准发射电台和天线，在靶车上安装接收电台和天线。遥控基站和 靶车同时从卫星上获取自身的位置信息，牵引车通过接收机获取的差分改 正数和定位信息进行校准，获取更精准的靶车位置信息。

通过计算两个差分天线的实时定位信息来完成定向、定位功能。卫星 定位天线分别安装在车头和车尾中央，理论上，两个天线基线距离越长， 定向误差就越小，当天线距离基站5公里，基线长度为7m(即两个天线相 隔距离为7m)时，沿基线的定向误差小于0.0286°。

装甲底盘遥控靶车定向误差计算方法：

偏航角＝arctg(定位误差/基线长度)

导航时，遥控靶车实际参考的地图坐标信息为卫星坐标信息，故当使 用高精度的卫星差分信号时，可以得到较准确的车辆定位信息及误差信 息。将误差信息输入模糊控制系统，依据模糊控制规则计算得到方向盘调 整量，执行机构即可根据调整量来完成目标方向的修正。在导航完成后可 以通过本次遥控靶车车实际运行轨迹来计算本次导航的偏差情况，进行后 续的路径优化或参数调整工作。

此外，在试验准备阶段，预制自主程控驾驶地图由两种方式实现：一 种是人工驾驶条件下，沿测试路线采集地图，通过记录行驶过程中的卫星 定位信息，并拟合得到的试验路径；二是通过卫星地图直接预制试验路径。

在整个导航过程中，在短暂丢失卫星信号的情况下，系统可以根据光 纤陀螺的信息来调整车辆的状态，在惯性导航中，陀螺仪用来保持指向的 稳定性和准确性。另外，在卫星信号正常时，通过融合北斗卫星信息和光 纤陀螺的信息，可得到更精确的位置及航向信息。

实施例4：

天线架高，地形地貌对无线网桥的通信距离和效果影响很大，传输的 理想想条件是通视，且和地面保持一定的角度。本项目中，由于自主程控 驾驶要求最远达到5km，考虑到地球的几何特征，直线的公路也会有一定 的弧度影响，此处以某地为例，对地球曲率对天线架高的影响进行估算。 装甲底盘高度为2.8m，故无其他遮挡情况下，图像传输天线架在货舱高度 位置，理论上即可与基站实现通视。但实际情况下，地面上无可避免地会 存在植被、起伏和局部隆起，为了减少地面杂波干扰、确保通信效果良好， 一般需要天线与地面保持一定的高度。在本方案中，拟将指挥车天线架高 至10m，装甲底盘天线架高至3m。

进一步地，综上本发明的技术特征如：

1.电子围栏，以指挥车顶的GPS位原点，正东方向位X轴正向，正北 方向为Y轴正向来确定靶车实时位置，当靶车当前位置与预定位置横向距 离偏差过大(超过1m)，通过程序来控制车辆紧急停止，保证安全。

2.指挥车控制系统与靶车控制系统的通信检测，指挥车控制系统与靶 车控制系统通过UDP协议互发心跳消息来检测对方系统是否正常运行，当 靶车控制系统在规定时间内无法收到指挥车控制系统的心跳消息时，靶车 控制系统通过控制车辆紧急停止，保证安全。

3.靶车控制系统与PLC通信检测，PLC设备通过TCP协议接收靶车控 制系统定时发送的心跳消息来检测靶车控制系统是否正常运行，如果PLC 在规定时间10ms内没有接收到靶车控制系统的心跳消息，PLC通过硬件控 制车辆紧急停车，保证安全。

4.靶车控制系统与GPS通信检测，靶车控制系统通过接收并分析GPS 数据来判断车辆实时位置，当靶车控制系统无法接收到GPS数据或通过 GPS数据无法进行定位时，首先会通过陀螺仪来进行方向控制，如果在规 定30s时间内GPS无法恢复，则控制车辆进行紧急停车，保证安全。

5.人工干预操作，当车辆正在进行遥控驾驶或自动驾驶，指挥车上的 驾驶员可通过指挥车控制系统界面的紧急停止或操作台上的紧急停止按 钮来控制靶车紧急停止。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范 围。