CN117040678B - 一种基于硬件时间同步的时延控制方法 - Google Patents
一种基于硬件时间同步的时延控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117040678B CN117040678B CN202311302925.7A CN202311302925A CN117040678B CN 117040678 B CN117040678 B CN 117040678B CN 202311302925 A CN202311302925 A CN 202311302925A CN 117040678 B CN117040678 B CN 117040678B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- unmanned vehicle
- ubuntu
- ros
- time delay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 24
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/02—Details
- H04J3/06—Synchronising arrangements
- H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
- H04J3/0682—Clock or time synchronisation in a network by delay compensation, e.g. by compensation of propagation delay or variations thereof, by ranging
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/02—Details
- H04J3/06—Synchronising arrangements
- H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
- H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
- H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
- H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
- H04J3/0667—Bidirectional timestamps, e.g. NTP or PTP for compensation of clock drift and for compensation of propagation delays
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明提出一种基于硬件时间同步的时延控制方法，包括，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间；在windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；将windows系统的时间戳和ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；计算windows系统和ubuntu系统之间的时延时间；对实体无人车的运行数据进行实时采集；在控制模块中利用时延时间对实体无人车的自主控制算法进行设计；将运行数据发送回控制模块中，实现实体无人车的闭环运动控制。
Description
技术领域
本发明属于无人系统的控制领域。
背景技术
传统的无人控制系统中通常将感知、规划、控制等内容全部集中到无人系统的个体上，通过单个个体实现对环境的感知。在环境感知的基础上，每个个体对自身做出路径规划，之后通过轨迹跟踪控制实现对路径的追踪完成个体任务。由于感知、规划等功能通常需要巨大的算力，这样的无人控制系统会导致无人系统个体的硬件成本升高。为了解决这个问题，随着通信网络、控制理论等的发展以及技术的进步，越来越多的方法中将现有的无人控制系统功能拆分，将控制器、执行器部署到不同设备中，实现跨平台的无人系统控制。
跨平台的无人系统能够在长距离下执行任务，灵活可靠，并且应用范围广，然而，不同平台信息传输时的时间延迟（如输入时延、通信时延和状态时延等）通常是不可避免的。控制系统中时延的存在总会造成许多不利影响，如性能下降，甚至会影响系统的稳定性。目前现有的时延控制方法通常是使用估计出的时延进行控制器的设计，这种算法估计、软件同步的方式通常会与真实时延之间有较大的估计误差。因此，为了进一步消除时延的影响，使用硬件同步的方式对不同平台进行了时间同步，并在时间同步完成后，通过传送时间戳的方式计算出了不同系统间的通信时延，随后根据时延信息设计了控制律，从而提高了无人控制系统的稳定性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于硬件时间同步的时延控制方法，用于通过时间同步方法对不同系统间存在的通信时延进行计算，随后考虑了具有时延的控制系统，并将其运用到了无人车控制中。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于硬件时间同步的时延控制方法，包括：
基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将所述ubuntu系统配置为NTP服务器，将所述windows系统配置为NTP客户端；
在所述windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向所述实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间；
通过包括激光雷达和里程计的传感器对所述实体无人车的运行数据进行实时采集，所述运行数据包括所述实体无人车的位置、姿态；
在所述控制模块中利用所述时延时间对所述实体无人车的自主控制算法进行设计；将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制。
另外，根据本发明上述实施例的一种基于硬件时间同步的时延控制方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，包括：
在ubuntu系统中安装ntp软件包；
打开所述ntp软件包中自带的配置文件进行编辑，包括采用本机作为NTP服务器，对配置文件进行相应的修改；
添加限制访问权限，允许连接本服务器网络的客户端访问ntp服务器，进行时间同步；
在ubuntu端启动ntp进程，等待客户端的时间同步；
在windows系统中，选择以管理员身份运行命令提示符，启动w32time服务；
在windows系统中，打开控制面板中的日期和时间选项，选择Internet时间中的更改设置，在更改设置中手动输入NTP服务器，随后单击更新。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输，包括：
在ubuntu系统中建立ROS 主节点作为两个系统间的信息交互的管理节点，在windows系统的控制模块中建立ROS子节点，通过各个所述ROS子节点向所述ROS 主节点提交注册信息和话题订阅信息实现两个系统间的信息交互。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间，包括：
通过所述实体无人车的ubuntu系统中ros自带的读取时间的函数读取ubuntu系统时间，并将所述ubuntu系统时间跟随所述实体无人车的实时运行数据通过ROS节点传输到windows系统中；
在所述windows系统的simulink软件接收到实体无人车传来的数据后，读取所述windows系统时间，并将所述windows系统时间与ubuntu系统时间相减，得出所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制，包括：
根据所述实体无人车实时位置与目标位置的误差和通信时延计算控制量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：
定义移动机器人系统的运动学模型为：
，
式中，为系统状态，其中/>为位置，为角度，控制输入/>,其中/>为线速度，/>为角速度；
对所述移动机器人系统进行线性化：
，
其中，/>为线性化后的系统矩阵；
对于线性化后的系统，设计带有时延的控制器为：
，
其中为所述移动机器人系统往返总时延。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：
S201:对自主控制算法进行初始化，将初始速度控制量和windows系统时间通过ROS节点发给实体无人车，计算输入时延；
S202:将所述输入时延、所述实体无人车的实时运行数据和ubuntu系统时间通过所述ROS节点发回所述控制模块，通过所述控制模块计算往返总时延；根据所述总时延和所述实时运行数据以及线性化后的所述移动机器人系统参数通过所述自主控制算法计算速度控制量；
S203:通过所述控制模块将此时windows系统时间和所述速度控制量通过所述ROS节点发给所述实体无人车，通过所述实体无人车计算输入时延；
S204:不断重复S202和S203，直到所述实体无人车已运行到目的地。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于硬件时间同步的时延控制装置，包括以下模块：
同步模块，用于基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将所述ubuntu系统配置为NTP服务器，将所述windows系统配置为NTP客户端；
传输模块，用于在所述windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向所述实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
计算模块，用于基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间；
采集模块，用于通过包括激光雷达和里程计的传感器对所述实体无人车的运行数据进行实时采集，所述运行数据包括所述实体无人车的位置、姿态；
控制模块，用于在所述控制模块中利用所述时延时间对所述实体无人车的自主控制算法进行设计；将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种基于硬件时间同步的时延控制方法。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种基于硬件时间同步的时延控制方法。
本发明实施例提出的基于硬件时间同步的时延控制方法，考虑了实体无人车的ubuntu系统和控制器所在的windows系统间的通信问题。首先采用硬件同步方式对两个系统进行了时间同步，随后通过发送系统时间戳计算出了两个系统间的通信时延。最后，利用计算出的通信时延，实现了对无人车的时延控制。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种基于硬件时间同步的时延控制方法的流程示意图。
图2为本发明实施例所提供的实体无人车控制框架示意图。
图3为本发明实施例所提供的一种基于硬件时间同步的时延控制装置的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于硬件时间同步的时延控制方法。
图1为本发明实施例所提供的一种基于硬件时间同步的时延控制方法的流程示意图。
如图1所示，该基于硬件时间同步的时延控制方法包括以下步骤：
S101：基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将ubuntu系统配置为NTP服务器，将windows系统配置为NTP客户端；
进一步地，在本发明的一个实施例中，基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，包括：
在ubuntu系统中安装ntp软件包；
打开ntp软件包中自带的配置文件进行编辑，包括采用本机作为ntp服务器，对配置文件进行相应的修改；
添加限制访问权限，允许连接本服务器网络的客户端访问ntp服务器，进行时间同步；
在ubuntu端启动ntp进程，等待客户端的时间同步；
在windows系统中，选择以管理员身份运行命令提示符，启动w32time服务；
在windows系统中，打开控制面板中的日期和时间选项，选择Internet时间中的更改设置，在更改设置中手动输入NTP服务器，随后单击更新。
使用以上步骤对ubuntu系统和windows系统进行时间同步，成功后windows中的界面“日期和时间”窗口中会显示时间同步成功的提示，此时两个系统的时间已经同步完成。
S102：在windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将windows系统的时间戳和ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
S102的作用是提供两个系统间的信息传输通道以及系统内部各个模块的信息传输通道，并对信息传输时延进行计算。ubuntu系统和windows系统间通过ROS的话题通信机制进行信息传输。其中包含了三种需要传输的信息：windows系统将计算出的任务指令传输给ubuntu系统、ubuntu系统将实体无人车的实时运行数据发送回windows系统以及两个系统间系统时间戳的传输，其中两个系统间的通信通过ROS中的话题订阅方式进行。
进一步地，在本发明的一个实施例中，将所述windows系统的时间戳和ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输，包括：
在ubuntu系统中建立ROS 主节点作为两个系统间的信息交互的管理节点，在windows系统的控制模块中建立ROS子节点，通过各个ROS子节点向ROS 主节点提交注册信息和话题订阅信息实现两个系统间的信息交互。
S103：基于时间同步，计算windows系统和ubuntu系统之间的时延时间；
进一步地，在本发明的一个实施例中，基于时间同步，计算windows系统和ubuntu系统之间的时延时间，包括：
通过实体无人车的ubuntu系统中ros自带的读取时间的函数读取ubuntu系统时间，并将ubuntu系统时间跟随实体无人车的实时运行数据通过ROS节点传输到windows系统中；
在windows系统的simulink软件接收到实体无人车传来的数据后，读取windows系统时间，并将windows系统时间与ubuntu系统时间相减，得出windows系统和ubuntu系统之间的时延时间。
S104：通过包括激光雷达和里程计的传感器对实体无人车的运行数据进行实时采集，运行数据包括实体无人车的位置、姿态；
S105：在控制模块中利用时延时间对实体无人车的自主控制算法进行设计；将运行数据发送回控制模块中，实现实体无人车的闭环运动控制。
整体控制框架如图2所示。
进一步地，在本发明的一个实施例中，将运行数据发送回控制模块中，实现实体无人车的闭环运动控制，包括：
根据实体无人车实时位置与目标位置的误差和通信时延计算控制量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：
定义移动机器人系统的运动学模型为：
，
式中，为系统状态，其中/>为位置，为角度，控制输入/>,其中/>为线速度，/>为角速度；
对移动机器人系统进行线性化：
，
其中，/>为线性化后的系统矩阵；
对于线性化后的系统，设计带有时延的控制器为：
，
其中为移动机器人系统往返总时延。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：
S201:对自主控制算法进行初始化，将初始速度控制量和windows系统时间通过ROS节点发给实体无人车，计算输入时延；
S202:将输入时延、实体无人车的实时运行数据和ubuntu系统时间通过ROS节点发回所述控制模块，通过控制模块计算往返总时延；根据总时延和实时运行数据以及线性化后的移动机器人系统参数通过自主控制算法计算速度控制量；
S203:通过控制模块将此时windows系统时间和速度控制量通过ROS节点发给实体无人车，通过实体无人车计算输入时延；
S204:不断重复S202和S203，直到实体无人车已运行到目的地。
本发明实施例提出的基于硬件时间同步的时延控制方法，考虑了实体无人车的ubuntu系统和控制器所在的windows系统间的通信问题。首先采用硬件同步方式对两个系统进行了时间同步，随后通过发送系统时间戳计算出了两个系统间的通信时延。最后，利用计算出的通信时延，实现了对无人车的时延控制。
本发明带来有益效果为：
1）本发明所提出的无人控制系统涉及到了不同设备间的信息交互，这样的设计允许将无人系统中涉及的规划、感知、控制任务解耦并根据算力要求的不同分别部署在不同的设备上，降低了无人系统个体的硬件成本并且增加了控制的灵活性。
2）由于本发明提出的方法涉及到了系统间的信息交互，因此进一步考虑了不同设备间存在的通信时延问题。系统中通信时延的存在会导致无人控制系统性能下降，甚至可能会使系统不稳定。所提出的方法基于时间同步方式准确计算出了每次信息交互时的通信时延，消除了估计时延时会产生的时延估计误差，减少了误差的引入，进一步保证了无人控制系统的稳定性和精确性。
为了实现上述实施例，本发明还提出基于硬件时间同步的时延控制装置。
图3为本发明实施例提供的一种基于硬件时间同步的时延控制装置的结构示意图。
如图3所示，该基于硬件时间同步的时延控制装置包括：同步模块100，传输模块200，计算模块300，采集模块400，控制模块500，其中，
同步模块，用于基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将ubuntu系统配置为NTP服务器，将windows系统配置为NTP客户端；
传输模块，用于在windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将windows系统的时间戳和ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
计算模块，用于基于时间同步，计算windows系统和ubuntu系统之间的时延时间；
采集模块，用于通过包括激光雷达和里程计的传感器对实体无人车的运行数据进行实时采集，运行数据包括实体无人车的位置、姿态；
控制模块，用于在控制模块中利用时延时间对实体无人车的自主控制算法进行设计；将运行数据发送回所述控制模块中，实现实体无人车的闭环运动控制。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于硬件时间同步的时延控制方法。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于硬件时间同步的时延控制方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于硬件时间同步的时延控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将所述ubuntu系统配置为NTP服务器，将所述windows系统配置为NTP客户端；
在所述windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向所述实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间；
通过包括激光雷达和里程计的传感器对所述实体无人车的运行数据进行实时采集，所述运行数据包括所述实体无人车的位置、姿态；
在所述控制模块中利用所述时延时间对所述实体无人车的自主控制算法进行设计；将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，包括：
在ubuntu系统中安装ntp软件包；
打开所述ntp软件包中自带的配置文件进行编辑，包括采用本机作为NTP服务器，对配置文件进行相应的修改；
添加限制访问权限，允许连接本服务器网络的客户端访问ntp服务器，进行时间同步；
在ubuntu端启动ntp进程，等待客户端的时间同步；
在windows系统中，选择以管理员身份运行命令提示符，启动w32time服务；
在windows系统中，打开控制面板中的日期和时间选项，选择Internet时间中的更改设置，在更改设置中手动输入NTP服务器，随后单击更新。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输，包括：
在ubuntu系统中建立ROS 主节点作为两个系统间的信息交互的管理节点，在windows系统的控制模块中建立ROS子节点，通过各个所述ROS子节点向所述ROS 主节点提交注册信息和话题订阅信息实现两个系统间的信息交互。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间，包括：
通过所述实体无人车的ubuntu系统中ros自带的读取时间的函数读取ubuntu系统时间，并将所述ubuntu系统时间跟随所述实体无人车的实时运行数据通过ROS节点传输到windows系统中；
在所述windows系统的simulink软件接收到实体无人车传来的数据后，读取所述windows系统时间，并将所述windows系统时间与ubuntu系统时间相减，得出所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制，包括：
根据所述实体无人车实时位置与目标位置的误差和通信时延计算控制量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
定义移动机器人系统的运动学模型为：
，
式中，为系统状态，其中/>为位置，/>为角度，控制输入/>,其中/>为线速度，/>为角速度；
对所述移动机器人系统进行线性化：
，
其中，/>为线性化后的系统矩阵；
对于线性化后的系统，设计带有时延的控制器为：
，
其中为所述移动机器人系统往返总时延。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
S201:对自主控制算法进行初始化，将初始速度控制量和windows系统时间通过ROS节点发给实体无人车，计算输入时延；
S202:将所述输入时延、所述实体无人车的实时运行数据和ubuntu系统时间通过所述ROS节点发回所述控制模块，通过所述控制模块计算往返总时延；根据所述总时延和所述实时运行数据以及线性化后的所述移动机器人系统参数通过所述自主控制算法计算速度控制量；
S203:通过所述控制模块将此时windows系统时间和所述速度控制量通过所述ROS节点发给所述实体无人车，通过所述实体无人车计算输入时延；
S204:不断重复S202和S203，直到所述实体无人车已运行到目的地。
8.一种基于硬件时间同步的时延控制装置，其特征在于，包括：
同步模块，用于基于NTP网络时间协议，同步实体无人车的ubuntu系统和仿真软件的windows系统的时间，将所述ubuntu系统配置为NTP服务器，将所述windows系统配置为NTP客户端；
传输模块，用于在所述windows系统中的控制模块中创建ROS子节点，通过向所述实体无人车上的ROS主节点提交注册信息和话题订阅信息建立连接；采用话题通信机制，将所述windows系统的时间戳和所述ubuntu系统的时间戳通过传输链路中的ROS节点进行传输；
计算模块，用于基于时间同步，计算所述windows系统和所述ubuntu系统之间的时延时间；
采集模块，用于通过包括激光雷达和里程计的传感器对所述实体无人车的运行数据进行实时采集，所述运行数据包括所述实体无人车的位置、姿态；
控制模块，用于在所述控制模块中利用所述时延时间对所述实体无人车的自主控制算法进行设计；将所述运行数据发送回所述控制模块中，实现所述实体无人车的闭环运动控制。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的基于硬件时间同步的时延控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的基于硬件时间同步的时延控制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311302925.7A CN117040678B (zh) | 2023-10-10 | 2023-10-10 | 一种基于硬件时间同步的时延控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311302925.7A CN117040678B (zh) | 2023-10-10 | 2023-10-10 | 一种基于硬件时间同步的时延控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117040678A CN117040678A (zh) | 2023-11-10 |
| CN117040678B true CN117040678B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=88639495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311302925.7A Active CN117040678B (zh) | 2023-10-10 | 2023-10-10 | 一种基于硬件时间同步的时延控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117040678B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108566316A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-21 | 百度在线网络技术（北京）有限公司 | 无人车时延统计方法、装置、设备及计算机可读介质 |
| CN110311748A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-08 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 车辆的时间同步方法、装置及应用其的车辆 |
| WO2020135382A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 多传感器同步授时系统、方法、装置及电子设备 |
| CN114554250A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-27 | 北京理工大学重庆创新中心 | 一种无人机或无人车的视频和位置同步方法 |
| CN115242344A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-25 | 北京京东乾石科技有限公司 | 时间同步装置和方法、无人车、路侧单元、车联网系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11546083B2 (en) * | 2020-03-08 | 2023-01-03 | MMRFIC Technology Pvt. Ltd. | Method, system and apparatus for time and frequency synchronization for high speed moving platforms |
-
2023
- 2023-10-10 CN CN202311302925.7A patent/CN117040678B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108566316A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-21 | 百度在线网络技术（北京）有限公司 | 无人车时延统计方法、装置、设备及计算机可读介质 |
| WO2020135382A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 多传感器同步授时系统、方法、装置及电子设备 |
| CN110311748A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-08 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 车辆的时间同步方法、装置及应用其的车辆 |
| CN114554250A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-27 | 北京理工大学重庆创新中心 | 一种无人机或无人车的视频和位置同步方法 |
| CN115242344A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-25 | 北京京东乾石科技有限公司 | 时间同步装置和方法、无人车、路侧单元、车联网系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117040678A (zh) | 2023-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ge et al. | Distributed controller–estimator for target tracking of networked robotic systems under sampled interaction | |
| CN110457747A (zh) | 一种基于ns3和matlab的网络化控制系统协同仿真方法 | |
| Anand et al. | ROSCoq: Robots powered by constructive reals | |
| EP4002189A1 (en) | Industrial network communication emulation | |
| Muthukumar et al. | A model-based approach for design and verification of Industrial Internet of Things | |
| CN113510720B (zh) | 一种实时分布式协作机器人控制系统 | |
| Bernardeschi et al. | Ros/gazebo based simulation of co-operative uavs | |
| CN113642243A (zh) | 多机器人的深度强化学习系统、训练方法、设备及介质 | |
| CN117040678B (zh) | 一种基于硬件时间同步的时延控制方法 | |
| CN114312843A (zh) | 用于确定信息的方法和装置 | |
| Wagner et al. | SODA: Service-oriented architecture for runtime adaptive driver assistance systems | |
| WO2006046500A1 (ja) | 通信遅延を有する通信路を介して信号を送受信する遠隔制御システム | |
| US20220391558A1 (en) | Multi-agent simulation system and method | |
| CN115384526A (zh) | 调试系统和调试方法 | |
| KR19990049015A (ko) | 압연공정 자동 판 두께 제어기의 실시간 시뮬레이터 및 시뮬레이션 모델링 방법 | |
| Ajwad et al. | Distributed time-varying formation tracking of multi-quadrotor systems with partial aperiodic sampled data | |
| CN115542772B (zh) | 一种仿真任务的控制方法、装置及仿真系统 | |
| KR101037200B1 (ko) | 무인 로봇의 임무를 생성하는 장치, 및 무인 로봇의 임무를 생성하는 방법 | |
| Taherkordi et al. | Service virtualization for self-adaptation in mobile cyber-physical systems | |
| CN112230632A (zh) | 用于自动驾驶的方法、装置、设备和存储介质 | |
| Gunagwera et al. | A longitudinal inter-vehicle distance controller application for autonomous vehicle platoons | |
| Gräupl et al. | A method for SWIM-compliant human-in-the-loop simulation of airport air traffic management | |
| Erez et al. | Receding-horizon online optimization for dexterous object manipulation | |
| US20220391554A1 (en) | Multi-agent simulation system and method | |
| Xu et al. | TMO-HILS architecture for real-Time control system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |