[发明专利]一种基于软件无线电的工程机械遥控系统及方法

说明书

本发明一种基于软件无线电的工程机械遥控系统及方法涉及工程机械遥控技术领域。该遥控系统包括：手持遥控器，用于生成和发送操作指令以及接收和显示系统状态信息；远程接收单元，安装在工程机械上，用于接收操作指令和回传系统状态信息，并统计丢包率；车载控制器，用于控制工程机械的控制阀和采集系统状态信息。所述遥控系统中的无线通信模块基于以FPGA和RF捷变收发器AD9361为硬件架构的软件无线电方案，不仅增大了有效遥控距离，而且使系统具备了通用性、灵活性和可扩展性；本发明公开的基于软件无线电的工程机械遥控方法，引入了数据包校验和实时丢包率统计显示，提高了工程机械远程遥控的安全性和可靠性。

技术领域

本发明一种基于软件无线电的工程机械遥控系统及方法属于工程机械遥控技术领域，特别涉及一种基于软件无线电的工程机械遥控系统及方法。

背景技术

工程机械广泛应用于建筑、道路、矿区等大型施工现场，通常是由操作人员在驾驶舱内操作控制装置进行作业，然而在存在高温、污染物、危险品和其他安全隐患的环境下，为了保证操作人员的人身安全，一般会停止施工，导致抢险救灾或作业任务不能正常进行。

为了满足上述特殊环境的要求，很多工程机械都配备了无线遥控系统，操作人员可以手持操作装置、自由选择有利位置来操作工程机械进行作业。这类遥控系统通常是借助无线局域网、蓝牙、433MHz等无线方式完成操作指令的传输，通信距离较短，难以实现较大作用范围内的遥控功能，给操作人员的使用带来限制，并且这类系统不具备实时丢包率统计功能，操作人员不能直观地掌握当前无线信道的传输质量，远程操作的可靠性和安全性不够高，从而影响遥控系统的使用效率。除此之外，这类系统的通信频段和工作模式固定，不具备通用性、灵活性和可扩展性。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于软件无线电的工程机械遥控系统及方法，实现工程机械的远程操控和系统状态的回传与显示，在增大遥控距离的同时提高工程机械遥控的实时性、可靠性和安全性，并且使系统具备通用性、灵活性和可扩展性，从而提高工程机械遥控系统的使用效率。

本发明的技术方案：一种基于软件无线电的工程机械遥控系统，所述系统包括：手持遥控器、远程接收单元、车载控制器；

手持遥控器，一方面用于生成控制工程机械的操作指令并将其发送至远程接收单元，另一方面，用于接收远程接收单元回传的系统状态等信息，并在显示屏上显示；所述手持遥控器包括：操作指令生成模块，完成手持遥控器面板上控制开关、旋钮和操作摇杆输出信号量的采集，采集结果指示工程机械相应的操作状态和操作位移；第一无线通信模块，与操作指令生成模块通过数字接口连接，完成操作指令的无线发送以及系统状态信息、故障信息、实时丢包率的无线接收；显示模块，显示远程接收单元回传的工程机械系统状态信息、故障信息、实时丢包率等；

远程接收单元，安装在工程机械上，一方面，用于接收手持遥控器发送的操作指令，并通过CAN总线转发给车载控制器，另一方面，用于通过CAN总线接收系统状态信息、故障信息，并回传给手持遥控器；所述远程接收单元包括：CAN总线模块，完成远程接收单元与车载控制器之间的数据交互；第二无线通信模块，完成操作指令的无线接收以及系统状态信息、故障信息的无线发送；离散量控制输出模块，输出直接驱动部分车载终端器件控制阀的电信号，使得各终端器件执行相应操作；丢包率统计模块，完成无线传输过程中实时丢包率的统计；

车载控制器，与远程接收单元通过CAN总线连接，接收操作指令并完成工程机械开关控制阀和比例控制阀的控制，另一方面通过传感器采集系统状态并发送至远程接收单元。

所述第一、二无线通信模块均采用高集成度的软件无线电实现方案，以FPGA和RF捷变收发器AD9361为硬件架构，FPGA完成数字信号处理，AD9361集基带和射频的处理于一体。

所述丢包率统计模块用于统计操作指令无线传输链路的实时丢包率，在统计之前，远程接收单元对收到的数据包进行校验。