[发明专利]可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真系统及方法

权利要求书

1.一种可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真方法，应用于可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真系统中，其特征在于，所述可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真系统包括仿真模块（10）、自动控制模块（20）和运动规划模块（30），其中，所述仿真模块（10）分别与所述自动控制模块（20）和所述运动规划模块（30）相连接，用于将压路车状态数据输出至所述自动控制模块（20）和所述运动规划模块（30）；所述运动规划模块（30）与所述仿真模块（10）相连接，用于接收所述仿真模块（10）输出的当前压路车状态信息，并且根据沥青路面施工要求，在满足施工工艺要求的前提下计算出压路车未来的轨迹戳信息并将其发送给所述自动控制模块（20）；所述自动控制模块（20）与所述仿真模块（10）和所述运动规划模块（30）相连接，用于根据所述运动规划模块（30）计算出的轨迹戳信息和所述仿真模块（10）输出的当前压路车状态信息，计算出当前的控制指令并且将所述控制指令输出给所述仿真模块（10），所述轨迹戳信息指自动控制模块的输出；轨迹指三维轨迹；轨迹戳是自动控制模块计算出的接下来一段时间该压路车的运动轨迹，指明了压路车在指定时间要到达的指定位置；所述可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真方法包括以下步骤：

仿真场景搭建：选择仿真软件搭建仿真场景，采用摊铺机铺路，压路机紧跟摊铺机进行压路；

仿真模块开发：建立压路车运动学模型，控制量为（a，W），状态量为（X，Y，ψ），其中，a为加速度，W为横摆角速度，（X，Y）为中心坐标，ψ为航向角；

自动控制模块开发：首先自动控制模块读取运动规划模块输出的当前压路车轨迹戳信息、以及仿真模块输出的所有压路车当前状态信息，计算出当前压路车需要的控制指令；然后自动控制模块将控制指令输出至仿真模块中的压路车运动学仿真单元仿真执行；最后由仿真模块中的三维场景演示单元将仿真执行结果在仿真场景中进行三维显示；

运动规划模块开发：运动规划模块读取当前压路车状态信息，依据沥青路面施工工艺要求来计算所有压路车接下来一段时间的轨迹，最后将计算好的各个压路车轨迹戳信息发送至压路车自动控制模块；

算法仿真验证：将开发的仿真模块、自动控制模块和运动规划模块联调成一个整体的多无人压路车协同控制仿真系统进行算法仿真验证，首先运动规划模块计算出压路车的轨迹戳信息，并且输出给压路车自动控制模块；然后自动控制模块根据轨迹戳信息计算出当前控制信息并且输出给仿真模块，仿真模块执行该控制指令并且输出新的压路车状态信息，仿真场景进行三维演示；最后又将新的压路车状态信息发送给运动规划模块和压路车自动控制模块；

算法移植与算法真机验证：改装压路车机身，使压路车机身佩戴机载电脑，将自动控制模块移植到机载电脑，将运动规划模块移植到控制站中心；

所述运动规划模块开发的步骤中，使用所述轨迹戳信息作为运动规划模块的输出形式后，若运动规划模块与自动控制模块之间的通信正常，对于自动控制模块会一直收到轨迹戳信息并实时计算压路车控制指令，对于运动规划模块会一直收到新的压路车当前状态并且计算出可避免碰撞的轨迹戳信息；若运动规划模块与自动控制模块之间的通信突然中断，则自动控制模块会被迫停止接收新的轨迹戳信息，但可按照之前接收到的轨迹戳计算控制指令，运动一段时间后安全停止系统。

2.如权利要求1所述的可抗通信延迟的多无人压路车协同控制仿真方法，其特征在于，所述仿真模块开发的步骤中，建立的所述压路车运动学模型为：其中，a为加速度，W为横摆角速度，（X，Y）为中心坐标，ψ为航向角。