CN111547056B - 一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，包括分别固定工件两端的前车体和后车体，在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作，将获取到的后车体状态信息按照后车体发出时间进行排序，前车体未在设定时延范围内接收到对应的后车体状态信息，则判定后车体状态信息出现缺失，当后车体状态信息出现缺失时，不再进行后续的对后车体发送后车体控制指令操作，直接进入下一个控制周期；本发明实施中，免去排队时延以及丢包对时延的影响，端到端的时延可以达到系统硬件处理器的上限，最大程度降低无线通讯时延，提高前车体与后车体的同步控制程度。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通运输控制网络领域，具体涉及一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统。
背景技术
分体式运载装置的前后分布通过无线网络进行控制通讯时，需要低时延网络才能满足控制精度的需要。传统方式使用线缆进行有线通讯，虽然能够降低空口时延，但是分体式的前后车无法自由组合改变距离适用不同的工件，使用传统的CAN总线搭配蓝牙、Zigbee或者WiFi等现有技术会产生高时延，不适用于高速行驶且路况突变的运输车，前后车体不协同工作会导致工件损坏或者车体碰撞。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，降低前后车无线通讯的时间延迟。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，包括分别固定工件两端的前车体和后车体；
在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作；
将获取到的所述后车体状态信息按照后车体发出时间进行排序，所述前车体未在设定时延范围内接收到对应的所述后车体状态信息，则判定所述后车体状态信息出现缺失；
当所述后车体状态信息出现缺失时，不再进行后续的对后车体发送后车体控制指令操作，直接进入下一个控制周期。
进一步地，所述控制周期的时间为系统硬件处理能力的最小时间间隔。
进一步地，所述在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作，包括，
所述后车体状态信息包括，后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，
所述后车体将所述后车体状态信息打包为后车体状态数据包，并将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，压缩后的数据包一方面可以节省通讯带宽，另一方面设定长度的数据包也可以期待数据校验作用，避免接收到的数据有无法发现的缺失，导致控制系统出现错误。
所述前车体接收解调后再进行解压缩得到所述后车体状态数据包，所述后车体状态数据包字节长度发生变化或者无法解压缩则判定此后车体状态数据包丢失，即所述后车体状态信息出现缺失；
所述后车体控制指令包括，前车体发出时间戳、后车体控制转向角、后车体控制输出功率。
进一步地，所述前车体和后车体生成时间戳依靠GPS授时；
当所述前车体和所述后车体无法接收GPS授时信号，则根据最后一次接收的GPS授时信号，通过累计计时系统进行计时操作；
当能够重新进行接收的GPS授时信号，对累计计时系统进行时间校准。
进一步地，所述后车体状态信息还间隔包括后车体定位坐标；
所述前车体接收的所述后车体状态信息不包含后车体定位坐标时，根据上次接收的后车体定位坐标以及期间接收的后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，推算出此时刻的模拟后车体定位坐标；
当所述前车体接收的所述后车体状态信息包含后车体定位坐标时，对所述模拟后车体定位坐标进行校正。
进一步地，所述后车体状态信息还间隔包括后车体车况信息，
所述后车体车况信息包括但不限于后车体剩余油料、后车体剩余冷却水、后车体冷却水温度、后车体蓄电池电量，
当所述后车体车况信息中的任意一项达到设定的警戒值，则将该项加入至所述后车体状态信息。
进一步地，所述后车体将发出的所述后车体状态信息作为输入层，将接收到的所述后车体控制指令作为输出层，对深度学习模型进行训练；
当所述后车体接收不到所述后车体控制指令状态下，将实时的后车体状态信息输入已经训练好的深度学习模型，将输出后车体控制指令对后车体进行控制，并同时向前车体发出预警。
进一步地，所述将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，包括，
将所述后车体状态数据包内的数据按照，后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度的顺序排列；
所述后车体发出时间戳采用single存储格式，
所述后车体行进方向空间角度采用integer存储格式，分别存储后车体与水平面和铅锤面的夹角，将每个夹角的范围进行65536等分，使用两组integer整数数值指代所述后车体行进方向空间角度，
所述后车体速度采用integer存储格式，将最高限速按照65536等分，使用一组integer整数数值指代所述后车体速度；
将上述信息组合成为N个字节的存储单元，使用integer存储格式存储N，再把N作为数据包头部加入所述后车体状态数据包；
结合数据的特点，使用最短的数据类型进行记录存储发送，而且按照预设的顺序进行发送，不需要在数据包内对数据的含义进行解释，前车体接收之后按照预设的顺序进行读取后即可实现解压缩操作，读取其中数字的物理具体含义。
进一步地，所述后车体接收所述后车体控制指令后发送确认回执；
当所述前车体接收不到所述确认回执超过设定时间后，执行减速停车指令。
进一步地，所述后车体设置有监测前车体的视觉监测装置；
当监测得到前车体减速停车，则优先跟随所述前车体同步执行减速停车指令。
本发明的收益效果是：
免去排队时延以及丢包对时延的影响，前车体与后车体无线通讯的端到端时延在没有恶劣天气影响或者电磁屏蔽阻挡情况下，端到端的时延可以达到系统硬件处理器的上限，最大程度降低无线通讯时延，提高前车体与后车体的同步控制程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述分体式运载装置装载工件状态下的结构示意图一；
图2为本发明所述分体式运载装置装载工件状态下的结构示意图二；
图3为本发明所述分体式运载装置装载工件状态下的结构示意图三；
图4为本发明所述分体式运载装置低延迟无线同步控制系统的控制流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-4所示，
一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，包括分别固定工件两端的前车体和后车体；
在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作；
将获取到的所述后车体状态信息按照后车体发出时间进行排序，所述前车体未在设定时延范围内接收到对应的所述后车体状态信息，则判定所述后车体状态信息出现缺失；
当所述后车体状态信息出现缺失时，不再进行后续的对后车体发送后车体控制指令操作，直接进入下一个控制周期。
优选地，所述控制周期的时间为系统硬件处理能力的最小时间间隔。
上述操作中，相比较传统方式，免去排队时延以及丢包对时延的影响，前车体与后车体无线通讯的端到端时延在没有恶劣天气影响或者电磁屏蔽阻挡情况下，端到端的时延可以达到系统硬件处理器的上限，最大程度降低无线通讯时延，提高前车体与后车体的同步控制程度。
实施例二
如图1-4所示，
一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，包括分别固定工件两端的前车体和后车体；
在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作；
所述后车体状态信息包括，后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，
所述后车体将所述后车体状态信息打包为后车体状态数据包，并将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，压缩后的数据包一方面可以节省通讯带宽，另一方面设定长度的数据包也可以期待数据校验作用，避免接收到的数据有无法发现的缺失，导致控制系统出现错误。
具体压缩方式如下：
所述将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，包括，
将所述后车体状态数据包内的数据按照，后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度的顺序排列；
所述后车体发出时间戳采用single存储格式，
所述后车体行进方向空间角度采用integer存储格式，分别存储后车体与水平面和铅锤面的夹角，将每个夹角的范围进行65536等分，使用两组integer整数数值指代所述后车体行进方向空间角度，
所述后车体速度采用integer存储格式，将最高限速按照65536等分，使用一组integer整数数值指代所述后车体速度；
将上述信息组合成为N个字节的存储单元，使用integer存储格式存储N，再把N作为数据包头部加入所述后车体状态数据包。
上述方式中结合数据的特点，使用最短的数据类型进行记录存储发送，而且按照预设的顺序进行发送，不需要在数据包内对数据的含义进行解释，前车体接收之后按照预设的顺序进行读取后即可实现解压缩操作，读取其中数字的物理具体含义。
所述前车体接收解调后再进行解压缩得到所述后车体状态数据包，所述后车体状态数据包字节长度发生变化或者无法解压缩则判定此后车体状态数据包丢失，即所述后车体状态信息出现缺失；
所述后车体控制指令包括，前车体发出时间戳、后车体控制转向角、后车体控制输出功率。
将获取到的所述后车体状态信息按照后车体发出时间进行排序，所述前车体未在设定时延范围内接收到对应的所述后车体状态信息，则判定所述后车体状态信息出现缺失；
当所述后车体状态信息出现缺失时，不再进行后续的对后车体发送后车体控制指令操作，直接进入下一个控制周期。
所述后车体接收所述后车体控制指令后发送确认回执；
当所述前车体接收不到所述确认回执超过设定时间后，执行减速停车指令；
所述后车体设置有监测前车体的视觉监测装置；
当监测得到前车体减速停车，则优先跟随所述前车体同步执行减速停车指令。
所述后车体将发出的所述后车体状态信息作为输入层，将接收到的所述后车体控制指令作为输出层，对深度学习模型进行训练；
当所述后车体接收不到所述后车体控制指令状态下，将实时的后车体状态信息输入已经训练好的深度学习模型，将输出后车体控制指令对后车体进行控制，并同时向前车体发出预警；
通过深度学习网络对车辆运行进行预测，有效弥补偶尔通讯终端情况下的失控问题。
优选地，所述前车体和后车体生成时间戳依靠GPS授时；
当所述前车体和所述后车体无法接收GPS授时信号，则根据最后一次接收的GPS授时信号，通过累计计时系统进行计时操作；
当能够重新进行接收的GPS授时信号，对累计计时系统进行时间校准。
优选地，所述后车体状态信息还间隔包括后车体定位坐标；
所述前车体接收的所述后车体状态信息不包含后车体定位坐标时，根据上次接收的后车体定位坐标以及期间接收的后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，推算出此时刻的模拟后车体定位坐标；
当所述前车体接收的所述后车体状态信息包含后车体定位坐标时，对所述模拟后车体定位坐标进行校正。
优选地，所述后车体状态信息还间隔包括后车体车况信息，
所述后车体车况信息包括但不限于后车体剩余油料、后车体剩余冷却水、后车体冷却水温度、后车体蓄电池电量，
当所述后车体车况信息中的任意一项达到设定的警戒值，则将该项加入至所述后车体状态信息。
上述操作中，相比较传统方式，降低数据包的数据量，实现无损压缩，提高相同通讯带宽下的数据收发量，缩短单次通讯时间，降低无线同步控制系统的通讯时延；通过深度学习网络对车辆运行进行预测，有效弥补偶尔通讯终端情况下的失控问题，而且引入长时间断联减速停车机制，进一步提高系统的安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种分体式运载装置低延迟无线同步控制系统，其特征在于：包括分别固定工件两端的前车体和后车体；
在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作；
将获取到的所述后车体状态信息按照后车体发出时间进行排序，所述前车体未在设定时延范围内接收到对应的所述后车体状态信息，则判定所述后车体状态信息出现缺失；
当所述后车体状态信息出现缺失时，不再进行后续的对后车体发送后车体控制指令操作，直接进入下一个控制周期；
所述在一个控制周期内，前车体执行接收后车体状态信息操作，以及对后车体发送后车体控制指令操作，包括，
所述后车体状态信息包括，后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，
所述后车体将所述后车体状态信息打包为后车体状态数据包，并将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，
所述前车体接收解调后，再进行解压缩，得到所述后车体状态数据包，所述后车体状态数据包字节长度发生变化或者无法解压缩则判定此后车体状态数据包丢失，即所述后车体状态信息出现缺失；
所述后车体控制指令包括，前车体发出时间戳、后车体控制转向角、后车体控制输出功率。
2.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述控制周期的时间为系统硬件处理能力的最小时间间隔。
3.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述前车体和后车体生成时间戳依靠GPS授时；
当所述前车体和所述后车体无法接收GPS授时信号，则根据最后一次接收的GPS授时信号，通过累计计时系统进行计时操作；
当能够重新接收GPS授时信号时，对累计计时系统进行时间校准。
4.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述后车体状态信息还间隔包括后车体定位坐标；
所述前车体接收的所述后车体状态信息不包含后车体定位坐标时，根据上次接收的后车体定位坐标以及期间接收的后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度，推算出此时刻的模拟后车体定位坐标；
当所述前车体接收的所述后车体状态信息包含后车体定位坐标时，对所述模拟后车体定位坐标进行校正。
5.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述后车体状态信息还间隔包括后车体车况信息，
所述后车体车况信息包括后车体剩余油料、后车体剩余冷却水、后车体冷却水温度、后车体蓄电池电量，
当所述后车体车况信息中的任意一项达到设定的警戒值，则将该项加入至所述后车体状态信息。
6.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述后车体将发出的所述后车体状态信息作为输入层，将接收到的所述后车体控制指令作为输出层，对深度学习模型进行训练；
在所述后车体接收不到所述后车体控制指令的状态下，将实时的后车体状态信息输入已经训练好的深度学习模型，将输出后车体控制指令对后车体进行控制，并同时向前车体发出预警。
7.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述将所述后车体状态数据包进行数据压缩为设定字节长度后进行调制发送，包括，
将所述后车体状态数据包内的数据按照后车体发出时间戳、后车体行进方向空间角度、后车体速度的顺序排列；
所述后车体发出时间戳采用single存储格式，
所述后车体行进方向空间角度采用integer存储格式，分别存储后车体与水平面和铅锤面的夹角，将每个夹角的范围进行65536等分，使用两组integer整数数值指代所述后车体行进方向空间角度，
所述后车体速度采用integer存储格式，将最高限速按照65536等分，使用一组integer整数数值指代所述后车体速度；
将上述信息组合成为N个字节的存储单元，使用integer存储格式存储N，再把N作为数据包头部加入所述后车体状态数据包。
8.根据权利要求1所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述后车体接收所述后车体控制指令后发送确认回执；
当所述前车体接收不到所述确认回执超过设定时间后，执行减速停车指令。
9.根据权利要求8所述的无线同步控制系统，其特征在于：所述后车体设置有监测前车体的视觉监测装置；
当监测得到前车体减速停车，则优先跟随所述前车体同步执行减速停车指令。
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| CN111547056A (zh) | 2020-08-18 |
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