[发明专利]一种用于轨道交通车辆无人驾驶自适应控制的智能蒙皮

说明书

本发明公开了一种基于智能蒙皮风压测量的轨道交通车辆无人驾驶自适应控制方法，智能蒙皮系统包括柔性智能蒙皮、信号采集模块、信号处理模块和通讯模块。在列车速度传感器数据的基础上，运用智能蒙皮感知车头的风压信息，得到外加环境对列车运行速度的影响，生成风压反馈信息并传送到列车速度控制系统，更新列车的运行速度控制策略，减小高速列车运行速度误差，提高高速列车的无人驾驶可靠性、安全性和环境适应性，将为高速列车无人驾驶走向实际应用提供技术保障。

技术领域

本发明涉及智能蒙皮与轨道交通领域，特别涉及一种智能蒙皮风压测试和无人驾驶自适应控制方法。

背景技术

柔性智能蒙皮具有柔软特性，与复杂曲面保持共形，应用于结构健康监测与环境状态测试，将在高速列车领域大有可为。实时记录车头的风压信息，为及时评估列车结构与运动状态提供技术，特别是在轨道交通列车的无人驾驶领域，将采集到的环境信息反馈到列车的列车运动控制系统中，提高列车运动速度的运行稳定性，支持高速列车无人驾驶技术走向应用。

高速列车无人驾驶技术主要集中到列车的速度跟踪控制，研究各类人工智能算法和基于数据驱动的建模技术，实现高速列车运行速度的跟踪控制，希望高速列车根据历史数据信息以相应的速度在指定区间上自主行驶。杨波等发明一种无人驾驶智能交通系统，采用中央调度控制系统的统一调度，结合专用车道，面向公路交通和轨道交通，车辆灵活进出专用车道，车辆实现同速同向零间距行驶，在此前提下实现车辆的无人驾驶，达到经济、安全、高效和环保的目的（一种无人驾驶智能交通系统，CN201310540722.1）。当前轨道交通的无人驾驶技术存在的主要问题是对列车运行过程的环境自主认识不足，有待考虑运行过程的突发事件，对高速列车无人驾驶过程的环境自适应能力有待加强，基于蒙皮风压监测技术的高速列车无人驾驶控制系统研究极具价值。

实际中，柔性智能蒙皮在结构健康监测、安全驾驶等得到了广阔的应用，为高速列车表面风压和外界环境信息提供了监测的技术手段。在不影响列车正常行驶的前提下，同时考虑外部环境与列车自身运动产生的风压信息对列车运动的影响，柔性智能蒙皮系统记录到列车车头表面的风压变化情况，反馈到列车运动控制系统，给出了考虑外界环境的列车速度跟踪控制方法，提高高速列车无人驾驶的自主性，为高速列车无人驾驶的成熟应用提供技术支持。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第一目的在于发明一种面向高速列车车头表面风压测试的智能蒙皮系统，包括柔性智能蒙皮、信号采集模块、信号处理模块和通讯模块。柔性智能蒙皮层合在高速列车车头表面，用于采集列成运行过程的车头表面的压力信息，同时考虑温度、速度、风速、外加天气等因素对列车运行过程的影响。采集、处理和通讯模块将柔性智能蒙皮感知到信息传输到列车中控系统中，为高速列车的速度跟踪控制和无人驾驶提供技术支撑。

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的第二目的在于发明提供一种基于智能蒙皮风压测量的轨道交通车辆无人驾驶自适应控制方法，在列车速度传感器实时记录列车运行状态的基础上，运用柔性智能蒙皮系统感知车头的风压信息，以此解析出外加环境（温度、风速、下雨等天气因素）对列车运行速度的影响，生成风压反馈信息并传送到列车速度控制系统，更新列车的运行速度控制策略，达到列车运行期望速度，减小高速列车运行速度误差，提高高速列车的无人驾驶可靠性与安全性。基于柔性智能蒙皮的无人驾驶控制策略将提高列车运行的环境适应性，将为高速列车无人驾驶走向实际应用提供技术保障。

进一步地，所述一种基于智能蒙皮风压测量的轨道交通车辆无人驾驶自适应控制方法，在列车自带的速度与位置基础上，利用柔性智能蒙皮系统记录外加环境信息对列车运行状态的影响，综合考虑列车自身的运行状态和外加环境的影响，提出考虑环境因素的高速列车无人驾驶自适应控制方法，提高高速列车无人驾驶的鲁棒性和容错性，推动高速列车无人驾驶技术走向应用。