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与流程
本发明属于无人挂弹车，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：
1、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。
2、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。
技术实现思路
1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统及方法，实现了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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、所述行走控制模块主要用于实现挂弹车的全向移动功能。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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：
12、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；
13、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；
14、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；
15、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；
16、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。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18、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。
技术特征：
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。
2.根据权利要求1所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
3.根据权利要求1所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
4.根据权利要求1所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
5.根据权利要求1所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
6.根据权利要求5所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：所述行走控制模块主要用于实现挂弹车的全向移动功能。
7.根据权利要求5所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
8.根据权利要求5所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
9.根据权利要求1所述的基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制系统，其特征是：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。
10.一种基于视觉导航、目标识别的无人挂弹车控制方法，包括如下步骤：
技术总结
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。
技术研发人员：李璐琼,孙萍,化麒,刘永微,肖雄
受保护的技术使用者：国营洛阳丹城无线电厂
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23