CN114248707A - 远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，既能满足信息保密性要求又能安全稳定的在显控终端显示无人靶车的行进状态以及无人靶车故障预警。该系统包括：车载检测模块、车载运算模块、远距离传输模块以及远程显控终端模块。车载监测模块用于获得无人靶车的监测信息，然后将监测信息发送给车载运算模块；车载运算模块依据所接收到的监测信息判断无人靶车的行进状态和故障预警信息，然后将判断出的车辆行进状态和故障预警信息自定义编码，形成通信命令数据经车载远距离传输模块传输至远程显控终端模块；远程显控终端模块接收到通信命令数据后，对其进行解析，并按设定格式转换后显示在屏幕上。
Description
技术领域
本发明涉及一种远程显示系统，具体涉及一种远程显示无人履带靶车行进状态和故障预警的系统，属于车辆行进状态测量及故障预警系统技术领域。
背景技术
无人靶车与显控终端的相对距离比较远，在显控终端显示车辆的行进状态可以方便用户对车辆行进方式进行控制，在显控终端显示车辆故障和周边障碍物预警可以提醒远程用户对车辆实施相应的控制，防止出现事故。
但为了部队演练的安全性，对无人靶车远程传输至显控终端的信息保密要求非常严格。为此，传统方法一般是将无人靶车和显控终端通过特定设备组成局域网，靶车相关信息通过局域网内部传输。但这种特定设备成本较高，而且对环境、相对距离的要求比较高，信号传输过程中也容易造成丢包。无人靶车的行进状态和故障监测信息通常需要分析数据和图像的双重信息来获得，如何安全稳定地将无人靶车的行进状态和故障监测信息传输至远程终端，是一个比较难的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，既能满足信息保密性要求又能安全稳定的在显控终端显示无人靶车的行进状态以及无人履带靶车故障预警。
本发明的技术方案是：一种远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，包括：车载检测模块、车载运算模块、远距离传输模块以及远程显控终端模块；
所述车载监测模块用于获得无人靶车的监测信息，然后将所述监测信息发送给所述车载运算模块；所述监测信息包括：行进状态信息、故障状态信息以及行进状态中车身周围障碍物信息；其中行进状态中车身周围障碍物信息为图像信息；
所述车载运算模块依据所接收到的行进状态信息、故障状态信息判断无人靶车的行进状态和故障预警信息，然后将判断出的车辆行进状态和故障预警信息分别自定义编码形成的通信命令报文；同时所述车载运算模块将识别到的障碍物信息通过自定义编码转换为数据格式，形成通信命令报文；
所述车载运算模块车辆行进状态、故障预警信息以及障碍物信息自定义编码所形成的通信命令报文统一成一组通信命令数据，通过所述远距离传输模块发送给远程显控终端模块；所述远距离传输模块以4G网络的数传模块进行数据传输；
所述远程显控终端模块接收到通信命令数据后，对其进行解析，并按设定格式转换后显示在屏幕上。
作为本发明的一种优选方式，所述行进状态监测信息包括无人靶车的左右履带速度信息和位置信息。
作为本发明的一种优选方式，所述故障状态监测信息包括油量、水温、蓄电池电量。
作为本发明的一种优选方式，所述车载运算模块还将通过所述远距离传输模块接收远程显控终端发送的车辆的控制指令，使得无人履带靶车远程可控。
作为本发明的一种优选方式，所述车载运算模块依据行进状态监测信息对无人靶车的行进状态进行分析判断时：
先对无人靶车的左右履带速度作差值，如果差值为0，表明无人靶车处于直行状态；此时，进一步将当前时刻与前一时刻的位置信息做差值运算，通过经度或者纬度差值的正负判断无人靶车是前进还是后退状态；
如果无人靶车左右履带速度的差值不为0，说明车辆处于转向过程，进一步通过前后轮转向角差值的大小判断车辆是左转弯还是右转弯状态。
作为本发明的一种优选方式，所述车载运算模块依据故障状态监测信息对无人靶车进行故障预警分析判断时：
将无人靶车的故障状态监测信息中的各参数与预存的各参数的非故障状态范围一一比对，如果故障状态监测信息中的一个以上参数与非故障状态范围的边界值的差值小于设定值，表明需要对该参数进行故障预警。
作为本发明的一种优选方式，对所述通信命令数据做加密、校验处理后再经所述远距离传输模块传输。
有益效果：
(1)本发明可以安全稳定地在显控终端显示无人履带靶车的行进状态以及无人靶车故障预警；方便用户对无人靶车的控制以及维修。
(2)利用支持4G网络的数传模块进行传输，大大节约了整个系统的成本，提高了数据传输的稳定性。
附图说明
图1为本发明的远程显示无人履带靶车行进状态和故障预警的系统框架图；
图2为本发明的远程显示无人履带靶车行进状态和故障预警方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，既能满足信息保密性要求又能安全稳定的在显控终端显示无人靶车的行进状态以及无人靶车故障预警。
如图1所示，该系统包括：车载检测模块、车载运算模块、远距离传输模块以及远程显控终端模块。
车载监测模块包括行进状态信息监测单元和故障状态信息监测单元，其中行进状态信息监测单元用于监测无人靶车的行进状态信息，所监测的行进状态信息包括无人靶车的位置信息、左右履带速度信息；故障状态信息监测单元用于监测车辆的故障状态信息以及行进状态中车身周围障碍物信息，其中所监测的故障状态监测信息包括油量、水温、蓄电池电量信息。
其中无人靶车的位置信息通过GPS接收装置得到；无人靶车的左右履带速度信息通过速度传感器测量获得；无人靶车的油量通过液位传感器测量获得；无人靶车的水温通过温度传感器测量获得；无人靶车的蓄电池电量通过电压传感器测量获得；无人靶车行驶环境中遇到的障碍物信息由激光雷达及摄像头综合处理捕捉获得。
其中无人靶车的位置、左右履带速度、油量、水温、蓄电池电量信息为数据信息，行驶环境中遇到的障碍物信息为图像信息。
车载监测模块将实时监测的无人靶车的位置、左右履带速度、油量、水温、蓄电池电量以及摄像头和激光雷达采集到的信息通过线路传输至车载运算模块。
车载运算模块通过对接收到的数据信息和图像信息进行处理运算，分析判断出车辆的行进状态和故障预警信息，然后将判断出的车辆行进状态和故障预警信息自定义编码，形成一组通信命令报文发送给设置在无人靶车上的远距离传输模块。具体的：
车载运算模块通过车辆位置信息和左右履带速度信息对车辆的行进状态(前进、后退、左转、右转)进行分析判断。车辆行进状态分析判断中，先对车辆的左右履带速度做差值运算，如果差值为0，表明车辆处于直行状态；此时，进一步将当前时刻与前一时刻的位置信息做差值运算，通过经度或者纬度差值的正负来判断车辆是前进还是后退状态(正负和车辆前进后退的对应关系由车辆初始位置的朝向决定)。如果车辆左右履带速度差值不为0，说明车辆处于转向过程，通过左右履带的速度差大小来判断是左转弯还是右转弯状态。对于车辆的行进状态，自定义编码所形成的通信命令报文由二位二进制数组成，不同的排列组合代表不同的状态。车辆监测到的位置信息也通过通信命令报文进行传输，由4个字节表示。
同时车载运算模块通过车辆监测到的油量、水温、蓄电池电量信息来判断车辆是否处于故障状态以及处于哪种故障。车辆故障分析中，将车辆的油量、水温、蓄电池电量监测参数的非故障状态范围一一比对，如果故障状态监测信息中某参数即将超出其非故障状态范围 (即与非故障状态范围的边界值的差值小于设定值)，表明需要对该参数进行预警。对于车辆的故障状态，自定义编码所形成的通信命令报文由三位二进制数组成，用0和1来表示正常与故障两种状态。
此外，车载运算模块通过对车辆行驶环境中障碍物图像信息进行分析，对障碍物的距离、角度、大小作出判断。分析方法可以采用深度学习，将识别到的障碍物信息通过自定义编码转换为4G数传能传输的数据格式，该通信报文由5个字节组成，每个字节分别代表障碍物的距离、角度、长、宽、高。
将车载运算模块上述三方面的信息所自定义编码所形成的通信命令报文综合统一成一组通信命令数据，通过远距离传输模块进行传输，为保证传输数据的安全性和可靠性，可进一步对通信命令数据做加密、校验等处理。
此外，车载运算模块还将处理来自远程显控终端的控制指令，并通过线路作用到执行机构，使得无人履带靶车可控。
远距离传输模块由支持4G支持串口通信的数传模块组成，该数传模块包含两个数传设备，一个挂载在无人靶车上，一个放置在远程显控终端；两个设备采用4G流量卡的方式上网，通过中间服务器组成一对一网络。远距离传输模块支持全双工通信，既负责将车载运算模块处理好的通信报文传输至远程显控终端，又负责将远程显控终端的车辆控制指令传输给车载运算模块。
远程显控终端模块对接收到的通信报文进行解析处理并进行显示。远程显控终端包含车辆轨迹显示模块、车辆状态显示及报警模块以及车辆控制模块，车辆轨迹显示模块搭载离线地图，实时显示车辆位置信息，并实时在地图上标注激光雷达和摄像头采集到的障碍物信息；车辆状态显示及报警模块将实时反馈车辆的行进状态信息以及车辆是否发生故障，故障源头；车辆控制模块发送相对应的车辆控制指令，由车载运算模块进行解析执行。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，本实施例给出远程显示无人靶车行进状态和故障预警的具体流程：
步骤1：在无人靶车上安装相应传感器，实时测量车辆的左右履带速度，车辆位置信息、油量、水温以及蓄电池电量，并将测量到的信息实时反馈至车载的运算模块。
步骤2：车载运算模块对接收到的传感器信息进行处理，并生成通信命令数据；此外，车载运算模块也将实时接收来自远程显控终端的车辆控制指令，并处理执行。信息处理包括行进状态监测信息处理和故障状态监测信息处理(同时进行，没有先后顺序)：
其中行进状态监测信息处理分为以下几个步骤：
步骤21：计算当前时刻车辆的左右履带速度之间的差值，如果差值为0，表明车辆处于直行状态，执行步骤22；如果差值不为0，表明车辆处于转弯状态，执行步骤23；
步骤22：分别计算当前时刻与前一时刻车辆的经度和纬度差值，根据经度和纬度差值的正负以及前一时刻车头的方向判断车辆处于前进状态还厚后退状态，判断规则如下：
经度差值>0，纬度差值>0，车头朝北、东方向的车辆处于前进状态，车头朝南、西方向的车辆处于后退状态；
经度差值>0，纬度差值<0，车头朝南、东方向的车辆处于前进状态，车头朝北、西方向的车辆处于后退状态；
经度差值<0，纬度差值>0，车头朝北、西方向的车辆处于前进状态，车头朝南、东方向的车辆处于后退状态；
经度差值<0，纬度差值<0，车头朝南、西方向的车辆处于前进状态，车头朝北、东方向的车辆处于后退状态。
步骤23：判断左右履带速度的差值是否<0，若是，车辆处于左转弯状态，若否，车辆处于右转弯状态。
然后车载运算模块对应不同的车辆行进状态设置不同的行进状态通信报文。
故障状态监测信息处理为：
车载运算模块将油量、水温以及蓄电池电量信息和运算模块中设定好的正常范围值进行对比，如果这些信息中某一个或者多个非常接近范围值，表明故障可能要发生，此时，车载运算模块生成相对应的故障预警通信报文。
行驶环境中障碍物监测信息处理为：
车载运算模块通过对历史地理环境的学习，对比激光雷达和摄像头捕获的障碍物信息，并将障碍物距离车辆的距离、角度以及障碍物本身大小信息转换为通信报文。
步骤3：车载运算模块将行进状态通信命令数据和故障(车辆故障信息和障碍物信息) 预警通信命令数据组合成一组报文，通过远距离传输模块传输至远程显控终端模块。
步骤4：远程显控终端模块接收到远程传输模块传来的通信命令数据后，对其进行解析，转为设定格式进行显示，远程显控终端可实时根据显示的车辆状态发送合适的车辆控制指令。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：包括：车载检测模块、车载运算模块、远距离传输模块以及远程显控终端模块；
所述车载监测模块用于获得无人靶车的监测信息，然后将所述监测信息发送给所述车载运算模块；所述监测信息包括：行进状态信息、故障状态信息以及行进状态中车身周围障碍物信息；其中行进状态中车身周围障碍物信息为图像信息；
所述车载运算模块依据所接收到的行进状态信息、故障状态信息判断无人靶车的行进状态和故障预警信息，然后将判断出的车辆行进状态和故障预警信息分别自定义编码形成的通信命令报文；同时所述车载运算模块将识别到的障碍物信息通过自定义编码转换为数据格式，形成通信命令报文；
所述车载运算模块车辆行进状态、故障预警信息以及障碍物信息自定义编码所形成的通信命令报文统一成一组通信命令数据，通过所述远距离传输模块发送给远程显控终端模块；所述远距离传输模块以4G网络的数传模块进行数据传输；
所述远程显控终端模块接收到通信命令数据后，对其进行解析，并按设定格式转换后显示在屏幕上。
2.如权利要求1所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：所述行进状态监测信息包括无人靶车的左右履带速度信息和位置信息。
3.如权利要求1所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：所述故障状态监测信息包括油量、水温、蓄电池电量。
4.如权利要求1所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：所述车载运算模块还将通过所述远距离传输模块接收远程显控终端发送的车辆的控制指令，使得无人履带靶车远程可控。
5.如权利要求2所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：所述车载运算模块依据行进状态监测信息对无人靶车的行进状态进行分析判断时：
先对无人靶车的左右履带速度作差值，如果差值为0，表明无人靶车处于直行状态；此时，进一步将当前时刻与前一时刻的位置信息做差值运算，通过经度或者纬度差值的正负判断无人靶车是前进还是后退状态；
如果无人靶车左右履带速度的差值不为0，说明车辆处于转向过程，进一步通过前后轮转向角差值的大小判断车辆是左转弯还是右转弯状态。
6.如权利要求1或3所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：所述车载运算模块依据故障状态监测信息对无人靶车进行故障预警分析判断时：
将无人靶车的故障状态监测信息中的各参数与预存的各参数的非故障状态范围一一比对，如果故障状态监测信息中的一个以上参数与非故障状态范围的边界值的差值小于设定值，表明需要对该参数进行故障预警。
7.如权利要求1所述的远程显示无人靶车行进状态和故障预警的系统，其特征在于：对所述通信命令数据做加密、校验处理后再经所述远距离传输模块传输。
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