专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202410840916.1 | 申请日 | 2024-06-27 |
公开(公告)号 | CN118670194A | 公开(公告)日 | 2024-09-20 |
申请人 | 国营洛阳丹城无线电厂; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 李璐琼; 孙萍; 化麒; 刘永微; 肖雄; | 第一发明人 | 李璐琼 |
权利人 | 国营洛阳丹城无线电厂 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 国营洛阳丹城无线电厂 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:河南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:河南省洛阳市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:河南省洛阳市西工区中州中路254号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:471000 |
主IPC国际分类 | F41A9/87 | 所有IPC国际分类 | F41A9/87 ; G01C21/16 ; F41A9/00 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 洛阳润诚慧创知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 李团胜; |
摘要 | 本 发明 属于无人挂弹车技术领域,尤其为一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法,包括PC/104 嵌入式计算 机以及连接PC/104嵌入式计算机的高清摄像头、车载IMU、升降臂IMU、碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机;所述高清摄像头通过以太网与PC/104嵌入式计算机连接,实现高清摄像头的图像监控和采集;所述车载IMU和升降臂IMU均通过串口连接方式与PC/104嵌入式计算机互连,用于完成挂弹车、被挂武器装备的 位置 、 姿态 角 、 加速 度等关键数据提取。本发明在视觉导航、目标识别的 基础 上有效地提升了挂弹车对于不同武器装备和飞机机型适应能 力 ,在武器装备挂装安全前提下,协助机务人员提升挂弹快速准确的 定位 效率,提高挂弹车的无人化、智能化控制 水 平。 | ||
权利要求 | 1.一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统,包括PC/104嵌入式计算机以及连接PC/104嵌入式计算机的高清摄像头、车载IMU、升降臂IMU、碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机;其特征是:所述高清摄像头通过以太网与PC/104嵌入式计算机连接,实现高清摄像头的图像监控和采集;所述车载IMU和升降臂IMU均通过串口连接方式与PC/104嵌入式计算机互连,用于完成挂弹车、被挂武器装备的位置、姿态角、加速度等关键数据提取;所述碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机均通过信号连接在PC/104嵌入式计算机上。 |
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说明书全文 | 一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法技术领域[0001] 本发明属于无人挂弹车技术领域,主要涉及一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法。 背景技术[0002] 武器装备的挂装速度直接影响影响飞机的出动效率,靠人工挂弹显然只能是一种应急措施,要加快速度就只能靠挂弹车。当较长距离运弹作业时,需要运弹车驾驶人员精力投入,保证运弹的平稳、安全;当挂弹作业时挂弹位置正好位于飞机挂点的正下方会受到操作位置复杂性、局限性的影响,只能够需要有经验的机务人员进行挂装操作。因此有必要对挂弹车的控制引入视觉导航、目标识别等无人化控制设计,保证武器装备挂装安全,提升武器装备挂装速率。 [0003] 在申请号为201710509291.0,公开了一种挂弹车的综合控制系统,包括:控制中心、行走模块、升降模块、定位模块和称重模块;所述的控制中心的控制信号输出端分别与行走模块的控制信号输入端、升降模块的控制信号输入端和定位模块的控制信号输入端相连;控制中心的反馈信号输入端分别与行走模块的反馈信号输出端、升降模块的反馈信号输出端和定位模块的反馈信号输出端相连接。但是该系统在控制挂弹车作业时,行动过程过于单一,需要人工另外设置配合完成,不能实现无人化控制操作,极其影响武器装备挂装速率的问题。 发明内容[0005] 为了解决上述技术问题,本发明公开了一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统,包括PC/104嵌入式计算机以及连接PC/104嵌入式计算机的高清摄像头、车载IMU、升降臂IMU、碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机;所述高清摄像头通过以太网与PC/104嵌入式计算机连接,实现高清摄像头的图像监控和采集;所述车载IMU和升降臂IMU均通过串口连接方式与PC/104嵌入式计算机互连,用于完成挂弹车、被挂武器装备的位置、姿态角、加速度等关键数据提取;所述碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机均通过信号连接在PC/104嵌入式计算机上。 [0007] 所述车载IMU为惯性测量单元主要用于完成挂弹车、升降臂抱环的姿态角、加速度等信息发送给PC/104嵌入式计算机。 [0008] 所述GNSS接收机用于提升整个控制系统的视觉导航精度,并配套安装在控制系统上。 [0010] 所述行走控制模块主要用于实现挂弹车的全向移动功能。 [0011] 所述升降、姿态控制模块主要用于完成挂弹车的升降臂、被挂武器装备的升降、姿态角调整工作。 [0012] 所述供电模块实现各路工作电源的供电、断电等切换工作;所述制动控制模块在保证挂弹过程中,主要用于实现挂弹车的制动、急停功能。 [0013] 所述碰撞预警部件由采集前方路况的图像装置、提供声音警告的扬声器组成,其主要用于监测挂弹车运行前方状态。 [0014] 本申请另一优选实施例还提供了一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制方法,包括如下步骤:S1:环境数据采集阶段,利用高清摄像头拍摄环境图像,获取附近环境图像的实时数据; S2:数据处理阶段,PC/104嵌入式计算机对采集到的图像进行处理和分析,并通过深度强化学习视觉导航、目标识别算法处理,完成周围环境、被挂武器装备进行分析和决策,通过DRL算法,直接接收高清图像信息并生成最佳导航策略,确定周围环境与挂弹车的相对位置关系; S3:移动过程阶段,碰撞预警部件主要监测挂弹车运行前方状态,若出现障碍物或者不明物体时,计算二者之间的距离,结合挂弹车行进速度,计算到达时间,在可能发生碰撞的5s前发出碰撞警告,必要时在保证被挂武器装备安全的前提下采取紧急制动等保护措施,确保避障成功; S4:位置定位阶段,根据车载IMU惯性测量单元主要完成挂弹车、升降臂抱环的姿态角、加速度等信息并发送给PC/104嵌入式计算机,嵌入式计算机通过监测、解算挂弹车的姿态角、加速度等信息,完成行走、姿态调整、转向等运动控制; S5:执行控制阶段,挂弹车到位后,根据升降臂IMU惯性测量单元完成升降臂抱环与被挂武器装备紧密连接,保证与被挂武器装备运动状态一致,进而PC/104嵌入式计算机通过监测、解算升降臂的姿态角、加速度等信息得到被挂武器装备的相关信息,并通过目标挂点状态,调整被挂武器装备姿态角,最终将导弹准确挂载到载机挂架上实现挂弹作业。 [0015] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过设置PC/104嵌入式计算机、高清摄像头、车载IMU、升降臂IMU、碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机的配合使用,可完成一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法的设计,在视觉导航、目标识别的基础上有效地提升了挂弹车对于不同武器装备和飞机机型适应能力,在武器装备运输过程中也极大辅助了挂弹车的驾驶人员,在武器装备挂装安全前提下,协助机务人员提升挂弹快速准确的定位效率,提高挂弹车的无人化、智能化控制水平。 附图说明 [0016] 图1是本发明的组成框图。 [0017] 图2是本发明基于视觉导航、目标识别算法示意图。 [0018] 图3是本发明的运动控制部件组成框图。 具体实施方式[0019] 结合附图对本发明加以说明。 [0020] 如图1‑图3所示,一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法,包括PC/104嵌入式计算机以及连接PC/104嵌入式计算机的高清摄像头、车载IMU、升降臂IMU、碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机;所述高清摄像头通过以太网与PC/104嵌入式计算机连接,实现高清摄像头的图像监控和采集;所述车载IMU和升降臂IMU均通过串口连接方式与PC/104嵌入式计算机互连,用于完成挂弹车、被挂武器装备的位置、姿态角、加速度等关键数据提取;所述碰撞预警部件、运动控制部件和GNSS接收机均通过信号连接在PC/104嵌入式计算机上。 [0021] 所述PC/104嵌入式计算机通过解算数据、结合滑膜变控制算法控制挂弹车运动控制部件,实现挂弹车无人化、智能化行走、姿态调整、转向、升降臂等运动控制;所述PC/104嵌入式计算机通过监测、解算挂弹车的姿态角、加速度等信息,完成行走、姿态调整、转向等运动控制;所述车载IMU为惯性测量单元主要用于完成挂弹车、升降臂抱环的姿态角、加速度等信息发送给PC/104嵌入式计算机;此处IMU为惯性测量单元主要是用于测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置;所述GNSS接收机用于提升整个控制系统的视觉导航精度,并配套安装在控制系统上;此处所述GNSS又称全球卫星导航系统,是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统;所述GNSS接收机可将详细、准确的位置定位、运动速度信息发送给PC/104嵌入式计算机,便于其解算位置信息,减小视觉导航中的误差,保证挂弹车的运弹作业等。 [0022] 所述运动控制部件与PC/104嵌入式计算机共同实现挂弹车的姿态调整、转向、升降臂等运动控制,且运动控制部件主要包括行走控制模块、升降、姿态控制模块、供电模块和制动控制模块;所述行走控制模块主要用于实现挂弹车的全向移动功能;所述升降、姿态控制模块主要用于完成挂弹车的升降臂、被挂武器装备的升降、姿态角调整工作;所述供电模块实现各路工作电源的供电、断电等切换工作;所述制动控制模块在保证挂弹过程中,主要用于实现挂弹车的制动、急停功能;所述碰撞预警部件由采集前方路况的图像装置、提供声音警告的扬声器组成,其主要用于监测挂弹车运行前方状态;若出现障碍物或者不明物体时,计算二者之间的距离,结合挂弹车行进速度,计算到达时间,在可能发生碰撞前发出碰撞警告,必要时在保证被挂武器装备安全的前提下采取紧急制动等保护措施。 [0023] 本申请另一优选实施例还提供了一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制方法,包括如下步骤:S1:环境数据采集阶段,利用高清摄像头拍摄环境图像,获取附近环境图像的实时数据; S2:数据处理阶段,PC/104嵌入式计算机对采集到的图像进行处理和分析,并通过深度强化学习视觉导航、目标识别算法处理,完成周围环境、被挂武器装备进行分析和决策,通过DRL算法,直接接收高清图像信息并生成最佳导航策略,确定周围环境与挂弹车的相对位置关系; S3:移动过程阶段,碰撞预警部件主要监测挂弹车运行前方状态,若出现障碍物或者不明物体时,计算二者之间的距离,结合挂弹车行进速度,计算到达时间,在可能发生碰撞的5s前发出碰撞警告,必要时在保证被挂武器装备安全的前提下采取紧急制动等保护措施,确保避障成功; S4:位置定位阶段,根据车载IMU惯性测量单元主要完成挂弹车、升降臂抱环的姿态角、加速度等信息并发送给PC/104嵌入式计算机,嵌入式计算机通过监测、解算挂弹车的姿态角、加速度等信息,完成行走、姿态调整、转向等运动控制; S5:执行控制阶段,挂弹车到位后,根据升降臂IMU惯性测量单元完成升降臂抱环与被挂武器装备紧密连接,保证与被挂武器装备运动状态一致,进而PC/104嵌入式计算机通过监测、解算升降臂的姿态角、加速度等信息得到被挂武器装备的相关信息,并通过目标挂点状态,调整被挂武器装备姿态角,最终将导弹准确挂载到载机挂架上实现挂弹作业。 [0024] 通过以上无人挂弹车控制步骤,即可实现挂弹车无人化、智能化行走、姿态调整、转向、升降臂等运动控制;在武器装备运输过程中也极大辅助了挂弹车的驾驶人员,在武器装备挂装安全前提下,协助机务人员提升挂弹快速准确的定位效率。 [0025] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种同等变换,这些同等变换均属于本发明的保护范围。 |