【技术领域】
本实用新型属于自动驾驶技术领域，具体涉及一种高速无人靶车装置。
背景技术：
新型导弹研制过程中，需要对动态目标，如靶车等进行打击测试，因此需要设计一款远程遥控与路径跟踪控制相结合的无人靶车系统。驾驶员能够通过该系统实现在基站端对靶车实现实时远程控制的装置，并且在特殊测试环境下，靶车可以根据接收到的gps定位信息进行路径跟踪任务。
路径跟踪控制是自动驾驶领域的核心内容之一，其主要任务是实现车辆按照预定轨迹进行跟踪行驶。在路径跟踪过程中，对车辆的控制主要分为路径位置控制和速度控制。通过横侧向(转向)控制与纵向(前后)控制实现，其中前者是通过转动方向盘改变前轮转角，从而调整车辆的横侧向位置，后者则是利用油门和刹车制动器的切换，实现对车辆的速度控制。在复杂路况下，横向控制可以对外界扰动做出及时响应，直接决定了路径跟踪的整体性能，将其与纵向控制结合，则可实现变道超车等一系列功能；但是现有的无人靶车控制系统中，缺少能够同时实现上述功能的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高速无人靶车装置；该装置用于解决远程控制靶车的技术问题。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种高速无人靶车装置，包括工控机，工控机分别和定位单元、路况监视单元、图传/数传通信单元、转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元和刹车制动单元连接；工控机通过图传/数传通信单元连接有远程控制单元，所述远程控制单元包括相互连接的电脑和驾驶模拟器；电脑和图传/数传通信单元连接；转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元和刹车制动单元共同连接至靶车底盘。
本实用新型的进一步改进在于：
优选的，定位单元包括gps定位模块，gps定位模块和工控机连接。
优选的，转向控制单元包括运动控制板卡、电机驱动器和伺服电机；工控机的输出端和运动控制板卡连接，运动控制板卡的输出端和电机驱动器连接，电机驱动器的输出端和伺服电机连接，伺服电机的输出端连接至靶车底盘的方向盘。
优选的，速度控制单元包括数字量输出板卡和工业电推杆，所述工控机和数字量输出板卡的输入端连接，数字量输出板卡的输出端和工业电推杆连接，工业电推杆和靶车底盘的刹车踏板连接。
优选的，数字量输出板卡同时属于档位开关单元，数字量板卡的另一个输出端连接至档位开关，档位开关在靶车底盘上。
优选的，所述刹车制动单元包括模拟量输出板卡和电子油门，工控机的输出端和模拟量输出板卡连接，模拟量输出板卡的输出端和电子油门连接，电子油门和靶车底盘的油门踏板连接。
优选的，路况监视单元包括高清摄像头、第一工业显示屏和第二工业显示屏；高清摄像头的一端和第一工业显示屏连接，高清摄像头的另一端通过图传/数传通信单元和第二工业显示屏连接；第一工业显示屏和工控机连接。
优选的，所述图传/数传通信单元包括图像信息发送器，所述图像信息发送器一端和高清摄像头连接，另一端依次连接有图传全向天线、图像信息接收器和第二工业显示屏。
优选的，所述图传/数传通信单元还包括第一数字信息收发器；第一数字信息收发器的一端和工控机连接，另一端依次连接数传全向天线、第二数字信息收发器和电脑。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型公开了一种高速无人靶车装置，包括工控机、定位单元、路况监视单元、图传/数传通信单元、转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元和刹车制动单元；定位单元将路径信息传递给工控机，通过工控机和图传/数传通信单元传送给远程控制单元；远程控制单元通过工控机和转向控制单元，给出靶车底盘的转向的指令，通过工控机和速度控制单元，控制靶车底盘的速度，通过工控机和档位开关单元调整靶车底盘的档位，通过工控机和刹车制动单元传递靶车底端刹车的信号，整个装置通过图传/数传通信单元和路况监视单元在靶车端能够实时监控无人靶车的运行情况，整个装置的实时响应实时性好。
进一步的，gps定位模块能够实时将定位信息传送给工控机。
进一步的，工控机通过运动控制板卡、电机驱动器和伺服电机控制靶车底盘的方向盘。
进一步的，工控机通过数字量输出板卡和工业电推杆给与靶车底盘的刹车踏板刹车信号。
进一步的，工控机通过数字量输出板卡和档位开关调整靶车底盘的档位。
进一步的，工控机通过模拟量输出板卡和电子油门给与靶车加速度。
进一步的，路况监视单元中的高清摄像头和两个工业显示屏连接，使得无人机摄像头拍摄的实时路况能够传递至两个显示屏。
进一步的，图传/数传通信单元中的图像信息发送器、图传全向天线、图像信息接收器将在靶车端的第一工业显示屏和在基站端的第二工业显示屏连接起来，使得两个显示屏能够同时显示靶车行驶过程中的路况图像。
进一步的，图传/数传通信单元中的数字信息发送器、数传全向天线、数字信息接收器将电脑和工控机连接起来。
【附图说明】
图1为本实用新型的控制结构图；
图2为本实用新型的单元连接图；
其中：1、第一工业显示屏，2、gps定位模块，3、工控机，4、第一数字信息收发器，5、数字量输出板卡，6、运动控制板卡，7、模拟量输出板卡，8、电机驱动器，9、工业电推杆，10、档位开关，11、伺服电机，12、电子油门，13、靶车底盘，14、高清摄像头，15、图像信息发送器，16、图传全向天线，17、图像信息接收器，18、第二工业显示屏，19、数传全向天线，20、第二数字信息收发器，21、电脑，22、驾驶模拟器。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述；本实用新型公开了一种高速无人靶车装置。参见图1和图2，该装置包括工控机3、定位单元、路况监视单元、图传/数传通信单元、转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元、刹车制动单元、远程控制单元和靶车底盘13。
所述工控机3分别和定位单元、路况监视单元、图传/数传通信单元、转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元、刹车制动单元、远程控制单元连接，工控机3负责整车控制以及数传信息的处理，工控机3的型号为凌华mvp-6013/13。
定位单元包括gps定位模块2，所述路况监视单元包括高清摄像头14、第一工业显示屏1和第二工业显示屏18，所述图传/数传通信单元包括第一数字信息收发器4、第二数字信息收发器20、图像信息发送器15、图像信息接收器17、图传全向天线16和数传全向天线19，所述转向控制单元包括运动控制板卡6、电机驱动器8和伺服电机11，所述速度控制单元包括模拟量输出板卡7和电子油门12，所述刹车制动单元包括数字量输出板卡5和工业电推杆9，所述档位开关单元包括数字量输出板卡5和档位开关10，远程控制单元包括驾驶模拟器22和电脑21。其中，gps定位模块2采用雷迅c-rtk高精度差分定位模块；第一数字信息收发器4和第二数字信息收发器20为一套装置，采用技卓-jz878无线数传电台，该无线数传电台中同时包括数传全向天线19；图像信息发送器15和图像信息接收器17为一套装置，采用的是慧明捷-cofdm无线图像传输系统，该无线图像传输系统中同时包括图传全向天线16；运动控制板卡6采用研华pci-1245运动控制板卡；电机驱动器8采用sgd7s-5r5a00a002；模拟量输出板卡7采用研华pci-1721；数字量输出板卡5采用研华pci-1760；伺服电机11、采用常规的伺服电机即可，此处不再赘述。
其中，第一工业显示屏1、gps定位模块2、工控机3、第一数字信息收发器4、数字量输出板卡5、运动控制板卡6、模拟量输出板卡7、电机驱动器8、工业电推杆9、档位开关10、伺服电机11、电子油门12、靶车底盘13、高清摄像头14、图像信息发送器15均在靶车端上，图传全向天线16、图像信息接收器17、第二工业显示屏18、数传全向天线19、第二数字信息收发器20、电脑21和驾驶模拟器22均在基站端上。
gps定位模块2和工控机3连接，所述gps定位模块2将运行中的靶车位置与姿态信息传递至工控机3，由工控机3传递至电脑21上，实时在基站端的电脑21上显示。
工控机3和路况监视单元中的第一工业显示屏1连接，第一工业显示屏1和高清摄像头14连接，高清摄像头14同时和图传/数传通信单元中的图像信息发送器15连接；图传/数传通信单元中的图像信息发送器15通过无线传输和图传全向天线16连接，图传全向天线16和图像信息接收器17连接，图像信息接收器17和第二工业显示屏18连接；高清摄像头14将无人机在运动过程中拍摄到的外部图像一方面传递给第一工业显示屏1，另一方面和高清摄像头14连接的图像信息发送器15通过无线传输的方式将图像信息发送给在基站端的图传全向天线16，图传全向天线16将接收到的图像信息发送至图像信息接收器17，图像信息接收器17通过第二工业显示屏18在基站端显示。
工控机3和第一数字信息收发器4连接，第一数字信息收发器4通过无线传输和数传全向天线19连接，数传全向天线19和第二数字信息收发器20连接，第二数字信息收发器20和电脑21连接。工控机3将靶车行驶过程中的车辆状态信息依次通过第一数字信息收发器4、数传全向天线19、第二数字信息收发器20传递至电脑21中，并在电脑21中显示，与数传全向天线连接，负责接收靶车行驶过程中的车辆状态信息，便于在靶车端的工作人员监控。
模拟驾驶器22内设置有方向盘、刹车和加速器，其作用和靶车底盘13的方向盘、刹车和加速器相同。具体来说，模拟驾驶器22通过电脑21将方向盘的转向指令、刹车指令、档位指令和加速指令依次通过电脑21、第二数字信息收发器20、数传全向天线19和第一数字信息收发器4传递至工控机3，再由工控机3通过其内部的设备传递至靶车底盘13。
工控机3和数字量输出板卡5连接，数字量输出板卡5的一个支路和工业电推杆9连接，工业电推杆9和靶车底盘13连接；工控机3将由模拟驾驶器22传回的刹车指令输出至数字量输出板卡5，数字量输出板卡5将刹车指令输出至工业电推杆9，工业电推杆9下压靶车底盘13中的刹车踏板。
数字量输出板卡5的另一个支路和档位开关10连接，档位开关10和靶车底盘13连接；工控机3将由模拟驾驶器22传回的档位指令输出至档位开关单元中的数字量输出板卡5，数字量输出板卡5将档位指令输出至档位开关10，档位开关10在靶车底盘13上，档位开关10通过改变靶车底盘13中驱动电机调整连线方式，实现靶车底盘13的前进、空挡、后退档位切换。
工控机3和运动控制板卡6连接，运动控制板卡6和电机驱动器8连接，电机驱动器8和伺服电机11连接，伺服电机11和靶车底盘13连接；工控机3将模拟驾驶器22传回的方向盘的转向量传递至运动控制板卡6，运动控制板卡6将其发送给电机驱动器8，由电机驱动器8直接驱动伺服电机11转动，伺服电机11驱动靶车底盘13中方向盘的转动。
工控机3和模拟量输出板卡7连接，模拟量输出板卡7和电子油门12连接；工控机3将由模拟驾驶器22传回的速度指令传递至速度控制单元中的模拟量输出板卡7，模拟量输出板卡7将模拟量传递至电子油门12，靶车底盘13上设置有油门踏板，通过油门踏板的开合程度可以生成不同大小的电压，电压越大时靶车速度越快。远程遥控情况下，由工控机3通过模拟量输出板卡7向电子油门12发送模拟量输出电压，实现靶车速度调整。
上述所有不同设备之间的连接，除了图像信息发送器15和图传全向天线16之间，以及数字信息收发器4和数传全向天线19之间通过无线传输的方式传递信息以外，其余所有的信息传递方式均通过串口通信进行信息传递。
所述远程控制单元的驾驶模拟器22与电脑21连接，由电脑21将驾驶模拟器22产生的模拟信号通过数传通信装置发送给工控机。
上述装置的具体实施过程：
整车由工控机3进行信号的传递与中转，通过板卡端输出开关量或模拟量信号。其中数字量输出板卡5负责开关量的传递，主要控制档位开关10和刹车制动；模拟量输出板卡7负责模拟量的传递，主要控制电子油门12；运动控制板卡6负责靶车底盘13中方向盘的转动；靶车端与基站端之间通过图传/数传通信单元进行信号传递。
靶车底盘13的方向盘由伺服电机11进行控制，在方向盘中心轴线位置，焊接有一根圆柱体连接件，连接件的轴线开通孔，伺服电机11的输出轴通过连接件与方向盘结合，由键进行约束。基站端发出的指令后，由工控机3传递信号至运动控制板卡6，运动控制板卡6将其发送给电机驱动器8，由电机驱动器8直接驱动伺服电机11转动，伺服电机11驱动靶车底盘13中方向盘的转动。
工控机3通过模拟量输出板卡7调整电子油门12，改变靶车行驶过程中的速度，靶车的电子油门12可以通过靶车端与基站端的脚踏板进行独立调整，需要在两种控制方式前进行相应的电路变换。
档位开关10与刹车制动均通过数字量输出板卡5进行控制，其中刹车制动由工业电推杆9实现。当数字量输出板卡5卡向端子输出开关量信号时，电路中的继电器进行相应开启或闭合，进而实现靶车的档位切换与刹车制动功能。靶车的前进挡与后退档不可同时开启，否则线路发生错乱，刹车制动与解除同理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种高速无人靶车装置，其特征在于，包括工控机(3)，工控机(3)分别和定位单元、路况监视单元、图传/数传通信单元、转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元和刹车制动单元连接；工控机(3)通过图传/数传通信单元连接有远程控制单元，所述远程控制单元包括相互连接的电脑(21)和驾驶模拟器(22)；电脑(21)和图传/数传通信单元连接；转向控制单元、速度控制单元、档位开关单元和刹车制动单元共同连接至靶车底盘(13)。
2.根据权利要求1所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，定位单元包括gps定位模块(2)，gps定位模块(2)和工控机(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，转向控制单元包括运动控制板卡(6)、电机驱动器(8)和伺服电机(11)；工控机(3)的输出端和运动控制板卡(6)连接，运动控制板卡(6)的输出端和电机驱动器(8)连接，电机驱动器(8)的输出端和伺服电机(11)连接，伺服电机(11)的输出端连接至靶车底盘(13)的方向盘。
4.根据权利要求1所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，速度控制单元包括数字量输出板卡(5)和工业电推杆(9)，所述工控机(3)和数字量输出板卡(5)的输入端连接，数字量输出板卡(5)的输出端和工业电推杆(9)连接，工业电推杆(9)和靶车底盘(13)的刹车踏板连接。
5.根据权利要求4所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，数字量输出板卡(5)同时属于档位开关单元，数字量输出板卡(5)的另一个输出端连接至档位开关(10)，档位开关(10)在靶车底盘(13)上。
6.根据权利要求1所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，所述刹车制动单元包括模拟量输出板卡(7)和电子油门(12)，工控机(3)的输出端和模拟量输出板卡(7)连接，模拟量输出板卡(7)的输出端和电子油门(12)连接，电子油门(12)和靶车底盘(13)的油门踏板连接。
7.根据权利要求1所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，路况监视单元包括高清摄像头(14)、第一工业显示屏(1)和第二工业显示屏(18)；高清摄像头(14)的一端和第一工业显示屏(1)连接，高清摄像头(14)的另一端通过图传/数传通信单元和第二工业显示屏(18)连接；第一工业显示屏(1)和工控机(3)连接。
8.根据权利要求7所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，所述图传/数传通信单元包括图像信息发送器(15)，所述图像信息发送器(15)一端和高清摄像头(14)连接，另一端依次连接有图传全向天线(16)、图像信息接收器(17)和第二工业显示屏(18)。
9.根据权利要求7所述的一种高速无人靶车装置，其特征在于，所述图传/数传通信单元还包括第一数字信息收发器(4)；第一数字信息收发器(4)的一端和工控机(3)连接，另一端依次连接数传全向天线(19)、第二数字信息收发器(20)和电脑(21)。
技术总结