CN115996356B - 一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于多车机动导航及路径规划技术领域，具体公开了一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统及方法，用于实现任务车队的路径规划，所述任务车队至少包括设备车辆和操作车辆；所述设备车辆内设置有服务器设备，所述操作车辆内设置有操作平台，服务器设备与所述操作平台通信连接，且操作平台用于远程控制所述服务器设备实现路径规划，并在导航行进过程中实时根据区宽通信速率、行进偏差等进行预警或路径的重新规划。本发明具有多场景应用、规划要素齐全等特点，特别适用于车队动中业务运行领域。

Description

一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统及方法

技术领域

本发明属于多车机动导航及路径规划技术领域，特别涉及一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统及方法。

背景技术

机动测控中心系统是对固定中心进行小型化裁剪设计实现机动测控能力生成，系统由设备车和人员操作车组成，并可结合卫星通信车、机动多目标测控设备等机动装备实现机动测控业务能力扩展，相对于传统固定中心在机动部署及战场抗毁方面有很大的优势。为保障动中业务运行时无线通信数据交互及车队间车辆协同机动。目前主流的路径规划及导航软件主要是针对单车位置及路网数据进行规划及导航，无法实现车队级多车辆的协同导航功能，无法在机动过程中实现无线通信能力实时监测，保障两车间动中业务开展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中多车动中业务运行所需的路径规划及定位导航问题，提供一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统及方法。

本发明的第一方面，提供了一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，用于实现任务车队的路径规划，所述任务车队至少包括设备车辆和操作车辆；所述设备车辆内设置有服务器设备，所述操作车辆内设置有操作平台，服务器设备与所述操作平台通信连接，且操作平台用于远程控制所述服务器设备；

所述服务器设备包括车辆通信模块、模式选择模块、路径设定模块和导航模块；

所述车辆通信模块基于区域宽带设备实现服务器设备与操作平台的信号连接，完成数据交互；

所述模式选择模块基于不同的机动任务、任务车队、道路环境设置任务车队车辆的运行模式，所述操作平台基于模式选择模块选择不同的模式；

所述路径设定模块在选定的模式下基于机动任务进行路径规划；

所述导航模块基于所述路径设定模块的路径规划经解析后发送到导航模块地图上，用于任务车队的导航。

进一步的方案为，所述运行模式包括正常模式、固定模式、固定中继模式和野外模式；

在所述正常模式下，设备车辆和操作车辆按照所述路径规划在有固定道路场景下进行移动；

在所述固定模式下，车队选定车辆保持固定，另一车辆按照所述路径规划移动；

在所述固定中继模式下，所述任务车队还包括至少一个中继车辆，用于设备车辆和操作车辆的信号转接，增加所述设备车辆和操作车辆的通信范围；

在野外模式下，设备车辆保持固定，按照所述路径规划结合区域宽带无线通信范围划定机动区域，操作车辆在机动区域内移动。

进一步的方案为，所述服务器设备还包括预警模块，基于任务车队路径执行情况实现路径偏离、通信范围的预警信息。

进一步的方案为，所述服务器设备还包括路径生成模块，用于机动任务结束后生成路径信息。

进一步的方案为，在所述固定模式、固定中继模式以及野外模式下，服务器设备基于通信范围设定设备车辆或中继车辆的机动范围。

本发明的第二方面，提供了一种区宽通信下机动中心车载路径规划方法，应用上述的区宽通信下机动中心车载路径规划系统，包括：

任务车队基于区域宽带设备实现通信连接完成数据交互；

操作平台基于不同的机动任务、任务车队、道路环境进行模式选择；

根据机动任务基于经纬度或标志物设定途经点和任务终点，以车辆位置或指定位置为起点，结合路网数据及区宽通信范围进行路径规划，得到推荐路线；

导航模块将接收到的路线或活动区域经解析后发送到导航模块地图上；

导航任务开始根据车辆实时位置实现车队机动导航。

进一步的方案为，所述路径规划包括三种规划算法：距离最短算法、时间最短算法与通过性最优算法。

进一步的方案为，在机动导航过程中，预警模块根据路径执行情况实现路径偏离、通信范围预警信息；

当车队偏离路径信息后，路径设定模块实行路径信息的自动重新规划。

进一步的方案为，机动任务结束后路径生成模块生成路径信息。

进一步的方案为，所述模式包括正常模式、固定模式、固定中继模式和野外模式，在所述固定模式和固定中继模式下，服务器设备基于通信范围设定设备车辆或中继车辆的机动范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明结合区宽无线通信节点实现多场景路径规划；适用于多车辆组成的车队行进路线规划；路径规划位置点采用经纬度、标志物等录入方式，可适应城市、高原等各种场景，满足任务车队全国各地的应用需求，适应作战车队长途机动时补给点通过性等策略。

本发明任务车队在机动导航机动过程中实时获取无线通信速率范围提示及出圈预警等，驾驶员可实时掌握业务通信状态。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1：本发明路径规划方法流程图；

图2：路径规划正常模式流程图；

图3：路径规划固定模式流程图；

图4：路径规划固定中继模式流程图；

图5：路径规划野外模式流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供了一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，用于实现任务车队的路径规划，所述任务车队至少包括设备车辆和操作车辆；所述设备车辆内设置有服务器设备，所述操作车辆内设置有操作平台，服务器设备与所述操作平台通信连接，且操作平台用于远程控制所述服务器设备；

在上述中，服务器设备包括车辆通信模块、模式选择模块、路径设定模块、导航模块、预警模块、路径生成模块；

所述车辆通信模块基于区域宽带设备实现服务器设备与操作平台的信号连接，完成数据交互；

所述模式选择模块基于不同的机动任务、任务车队、道路环境设置正常模式、固定模式、固定中继模式和野外模式，所述操作平台基于模式选择模块选择不同的模式；

所述路径设定模块在选定的模式下基于机动任务进行路径规划；

所述导航模块基于所述路径设定模块的路径规划经解析后发送到导航模块地图上，用于任务车队的导航；

所述预警模块基于任务车队路径执行情况实现路径偏离、通信范围的预警信息；

所述路径生成模块用于机动任务结束后生成路径信息。

模式选择模块基于不同的机动任务、任务车队的数量、道路环境的复杂程度来选择模式，在正常模式下，设备车辆和操作车辆按照所述路径规划在有固定道路场景下进行移动；在此模式下，任务车辆除了设备车辆和操作车辆之外，还可配备其他功能车辆，比如后勤保障车辆等，其它功能车辆按照设备车辆的路径规划行驶；

在固定模式下，以车队内选定车辆驻停在固定位置，车队内其他车辆以无线通信带宽为半径进行机动；在此过程中，由于设备车辆和操作车辆采用区宽通信，因此，需要设定通信范围参数，保证设备车辆和操作车辆的通信畅通，此模式下，在作战过程中，即使设备车辆遇到阻击，也不会造成操作车辆上的人员伤亡。

在固定中继模式下，所述任务车队还包括至少一个中继车辆，用于设备车辆和操作车辆的信号转接，用于增加所述设备车辆和操作车辆的通信范围；由于设备车辆和操作车辆之间的通信范围有限，为了进一步增大设备车辆和操作车辆之间的通信范围，可在设备车辆和操作车辆之间增设中继车辆，起到信号转接放大的作用。

在野外模式下，设备车辆保持固定，按照所述路径规划结合区域宽带无线通信范围划定机动区域，操作车辆在机动区域内移动。

其中，在所述固定模式、固定中继模式以及野外模式下，服务器设备基于通信范围设定设备车辆或中继车辆的机动范围。通信范围由区域宽带设备的通信参数确定。

实施例2

如图1所示，本实施例基于实施例1的区宽通信下机动中心车载路径规划系统，提供了一种路径规划的常规方法，包括：

创建机动任务；

将设备车辆和操作车辆采用区域宽带设备实现通信连接完成数据交互；

根据机动任务进行路径规划，得到推荐路线；

导航模块将接收到的路线或活动区域经解析后发送到导航模块地图上；

导航任务开始根据车辆实时位置实现车队机动导航;

在机动导航过程中，可根据路径执行情况实现路径偏离、通信范围预警信息等;

当车队偏离路径信息后，将实行路径信息的自动重新规划；

机动任务结束后可形成机动任务信息含路径信息，并可查询提取。

实施例3

如图2所示，本实施例基于实施例2提供的路径规划的常规方法，在创建机动任务之后，根据任务类型、任务车队的数量、道路环境的复杂程度来选择正常模式；

根据机动任务基于经纬度或标志物设定途经点和任务终点，以车辆位置或指定位置为起点，结合路网数据及区宽通信范围进行路径规划；

自动判断当前车辆是否在任务开始地点，如果在，直接显示任务开始地点位置，如果不在，用户自主选择以任务起点为开始或以当前车辆定位信息进行规划；有三种规划算法结果可供选择，分别是：距离最短、时间最短与通过性最优算法。默认使用时间最短算法。选择不同算法规划出对应算法的道路选择。

规划路径下发指挥员在距离最短、时间最短与通过性最优等行进路线中选定实际行进路线，并将路线发送至车队所属车辆驾驶室pad。

导航行进车队所属车辆驾驶员确认接收路线后开始导航，导航模块将接收到的规划信息解析为任务、车队、车辆、路径等信息，并将路径信息推送至地图，实时显示当前车辆位置、速度、行进路线和车队内无线通信范围等信息，行进过程中可实时进行文字、语音等导航提示。行进途中，定位导航模块可根据车辆位置及速度，实时计算车辆与规划路径的距离及偏差，当车辆偏离时进行提示；可根据规划的区宽通信范围，设置出圈预警，并在触发时进行提示；并将行驶信息上报给车队任务规划模块。

偏离自动规划当所属车辆由于人为或道路等因素，实际行进路线与规划路径超出偏离范围或超出设定无线通信范围时，路径设定模块可自动根据车辆当前位置、原定规划路线及终点实现重新自动规划，并将规划路线自动下发至车队所属车辆驾驶室pad，定位导航模块自动根据新路线进行实时导航。

任务信息汇总在抵达终点定位导航模块将自动结束任务，车队所属车辆驾驶员也可根据接收到的指令手动结束导航。导航结束后，车队任务规划模块会根据行进信息生成任务行进轨迹及报表，行进轨迹可展示车队车辆实际行驶路线，报表可提供任务执行时间、平均速度、行驶里程、是否触发告警及自动规划等信息。并可合并多个任务的执行情况数据进行汇总分析及展示，提供车辆行驶报表、位置报表及里程报表，供指挥员进行查询分析。

实施例4

如图3所示，本实施例基于实施例2提供的路径规划的常规方法，在创建机动任务之后，根据任务类型、任务车队的数量、道路环境的复杂程度来选择固定模式。

固定模式是以车队内选定车辆驻停在固定位置，车队内其他车辆以无线通信带宽为半径进行机动，路径设定模块根据可通信范围内的路网信息及途经点等进行行进路径规划。首先在路径规划模块设定任务时间，车队信息，驻车车辆等，在规划地图界面选择节点间通信范围并在范围内通过点标绘方式标注起点、终点及途经点信息（范围外无法标注），根据距离最短、时间最短与通过性最优算法进行路径规划，选定路线下发后，机动车辆驾驶员接收路线并实时导航行进，在行进过程中可实时显示路径执行情况，车队内车辆间的实时通信速率等保证机动测控业务正常开展。车队内除选定车辆驻停在固定位置外，其余车辆按照实施例3的路径规划方法移动。

实施例5

如图4所示，本实施例基于实施例2提供的路径规划的常规方法，在创建机动任务之后，根据任务类型、任务车队的数量、道路环境的复杂程度来选择固定中继模式。

固定中继模式是在一定区域范围内部署一个或多个区域宽带固定中继点（即设置中继车辆），极大地扩充机动测控中心车群车辆机动范围，提升战场机动隐蔽能力。首先在路径规划模块设定任务时间，车队信息，驻车车辆、固定中继节点等，在规划地图界面选择各节点间通信范围，在范围内通过点标绘方式标注起点、终点及途经点信息（范围外无法标注），根据距离最短、时间最短与通过性最优算法进行路径规划，选定路线下发后，机动车辆驾驶员接收路线并实时导航行进，在行进过程中可实时显示路径执行情况，车队内车辆间的实时通信速率等保证机动测控业务正常开展。车队内除选定车辆驻停在固定位置以及中继车辆的驻停点外，其余车辆按照实施例3的路径规划方法移动。

实施例6

如图5所示，本实施例基于实施例2提供的路径规划的常规方法，在创建机动任务之后，根据任务类型、任务车队的数量、道路环境的复杂程度来选择野外模式。

野外模式是针对机动测控中心车队在戈壁、草原等无固定道路场景下开展机动业务提供路径规划功能。首先在路径规划界面设定任务时间、车队信息，在规划地图界面通过经纬度或地图点标绘的形式结合区域宽带无线通信范围划定机动区域，在区域范围内，车辆驾驶员可自主进行机动行驶，接近机动范围边界时将告警提示，保证两车机动测控业务开展。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，用于实现任务车队的路径规划，所述任务车队至少包括设备车辆和操作车辆；其特征在于，所述设备车辆内设置有服务器设备，所述操作车辆内设置有操作平台，所述服务器设备与所述操作平台通信连接，且操作平台用于远程控制所述服务器设备；

所述服务器设备包括车辆通信模块、模式选择模块、路径设定模块和导航模块；

所述车辆通信模块基于区域宽带设备实现服务器设备与操作平台的信号连接，完成数据交互；

所述模式选择模块基于不同的机动任务、任务车队、道路环境设置任务车队车辆的运行模式，所述操作平台基于模式选择模块选择不同的模式；

所述路径设定模块在选定的模式下基于机动任务进行路径规划；

所述导航模块基于所述路径设定模块的路径规划经解析后发送到导航模块地图上，用于任务车队的导航；

所述运行模式包括正常模式、固定模式、固定中继模式和野外模式；

在所述正常模式下，设备车辆和操作车辆按照所述路径规划在有固定道路场景下进行移动；

在所述固定模式下，车队选定车辆保持固定，另一车辆按照所述路径规划移动；

在所述固定中继模式下，所述任务车队还包括至少一个中继车辆，用于设备车辆和操作车辆的信号转接，增加所述设备车辆和操作车辆的通信范围；

在所述野外模式下，设备车辆保持固定，按照所述路径规划结合区域宽带无线通信范围划定机动区域，操作车辆在机动区域内移动。

2.根据权利要求1所述的一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，其特征在于，所述服务器设备还包括预警模块，基于任务车队路径执行情况实现路径偏离、通信范围的预警信息。

3.根据权利要求2所述的一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，其特征在于，所述服务器设备还包括路径生成模块，用于机动任务结束后生成路径信息。

4.根据权利要求3所述的一种区宽通信下机动中心车载路径规划系统，其特征在于，在所述固定模式、固定中继模式以及野外模式下，服务器设备基于通信范围设定设备车辆或中继车辆的机动范围。

5.一种区宽通信下机动中心车载路径规划方法，其特征在于，应用权利要求1-4任一所述的区宽通信下机动中心车载路径规划系统，包括：

任务车队基于区域宽带设备实现通信连接完成数据交互；

操作平台基于不同的机动任务、任务车队、道路环境进行模式选择；

根据机动任务基于经纬度或标志物设定途经点和任务终点，以车辆位置或指定位置为起点，结合路网数据及区宽通信范围进行路径规划，得到推荐路线；

导航模块将接收到的路线或活动区域经解析后发送到导航模块地图上；

导航任务开始根据车辆实时位置实现车队机动导航。

6.根据权利要求5所述的一种区宽通信下机动中心车载路径规划方法，其特征在于，所述路径规划包括三种规划算法：距离最短算法、时间最短算法与通过性最优算法。

7.根据权利要求6所述的一种区宽通信下机动中心车载路径规划方法，其特征在于，在机动导航过程中，预警模块根据路径执行情况实现路径偏离、通信范围预警信息；

当车队偏离路径信息后，路径设定模块实行路径信息的自动重新规划。

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