СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ

Настоящее техническое решение относится к области транспортных средств (колесных или гусеничных), оснащенных автоматической системой управления их движением по заданной траектории.
Известна система видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении [1], содержащая установленные на транспортном средстве видеокамеру и датчик измерения направления его перемещения, соединенный с компьютером транспортного средства, к которому подключен привод горизонтального и вертикального перемещения, соединенный с управляющим входом видеокамеры, подключенной к компьютеру через мультиплексор, при этом транспортное средство содержит дополнительные видеокамеры, подключенные к компьютеру через мультиплексор.
Недостатками этой системы видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении являются недостаточная точность определения координат транспортного средства, так как его координаты определяются с помощью глобальной навигационной системы и отсутствие сигнала спутниковой навигации (например, в радиотени деревьев, крытых навесов и т.п.) приведет к неопределенности обозначения места положения транспортного средства и отсутствие четко выраженной траектории движения транспортного средства. Кроме того, отсутствие в данной системе видеонаблюдения связи с движителем и органами управления транспортным средством делает проблематичным автоматическое управление транспортным средством при его движении по заданной траектории без водителя.
Известна система видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении в автоматическом режиме [2], содержащая по крайней мере одно транспортное средство на котором установлена видеокамера, подключенная к компьютеру транспортного средства через мультиплексор, а также датчики измерения направления его перемещения и пройденного пути, соединенные с компьютером, к которому подключены управляющие входы приводов горизонтального и вертикального перемещения видеокамеры, выходы которых соединены с соответствующими входами пары датчиков горизонтального и вертикального углов поворота своими выходами подключенные к компьютеру транспортного средства, а транспортное средство дополнительно содержит две видеокамеры, расположенные под определенным углом относительно друг друга, подключенные к компьютеру через мультиплексор, и составляющие систему стереонаблюдения.
Недостатками этой системы видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении являются ограниченные функциональные возможности системы только функциями видеонаблюдения. Кроме того, отсутствие в данной системе видеонаблюдения связи с движителем и органами управления транспортным средством создает неопределенность в вопросе автоматического управления транспортным средством без водителя при его движении по заданной траектории.
Наиболее близким к предлагаемой системе автоматического управления транспортным средством является контроллер управления движением транспортного средства [3], содержащий компьютер (микропроцессорный блок), соединенный с блоком коммутации, содержащим цепи управления направлением движения и формирования предупредительных и информационных сигналов, выходы блока коммутации через электромагнитные клапаны соединены с входами фрикционных устройств, характеристики сигналов управления хранятся в памяти компьютера и корректируются по результатам диагностики систем транспортного средства с помощью внешнего пульта, подключаемого к компьютеру через CAN интерфейс.
Недостатком данного контроллера управления движением транспортного средства является невозможность автоматического управления движением транспортного средства по заданной траектории без водителя.
Целью полезной модели является обеспечение автоматического управления движением транспортного средства по заданной траектории без водителя.
Для достижения поставленной цели в систему автоматического управления транспортным средством, содержащую компьютер (микропроцессорный блок), соединенный с блоком коммутации, содержащим цепи управления направлением движения и формирования предупредительных и информационных сигналов, выходы блока коммутации через электромагнитные клапаны соединены с входами фрикционных устройств, а характеристики сигналов управления транспортным средством хранятся в памяти компьютера и корректируются по результатам диагностики систем транспортного средства с помощью внешнего пульта, подключаемого к компьютеру через соответствующий интерфейс, введены видеокамера, подключенная к компьютеру через мультиплексор, а также датчики измерения направления перемещения транспортного средства и пройденного пути, соединенные с компьютером, к которому подключены управляющие входы приводов горизонтального и вертикального перемещения видеокамеры, выходы. которых соединены с соответствующими входами пары датчиков горизонтального и вертикального углов поворота видеокамеры, своими выходами подключенные к компьютеру, при этом транспортное средство дополнительно содержит две видеокамеры, расположенные под определенным углом относительно друг друга, подключенные к компьютеру через мультиплексор, и составляющие систему стереонаблюдения.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг.1 и фиг.2), где на фиг.1 приведена структурная схема системы, а на фиг.2 принцип ее работы.
На транспортном средстве (фиг.1) установлена видеокамера 1 с круговым обзором, расположенная в верхней части транспортного средства, подключенная к компьютеру 2 через мультиплексор 3. К компьютеру 2 также подключены датчик 4 измерения направления перемещения транспортного средства (компас или гироскоп), датчик 5 пройденного пути (одометр), блок коммутации 6, выход которого, через электромагнитные клапаны 7 подключен к фрикционным устройствам 8.
Блок коммутации 6 по командам с компьютера 2 формирует сигналы управления электромагнитными клапанами 7 электрогидравлической системы транспортного средства, создавая необходимое гидродинамическое давление на органы управления транспортного средства с помощью фрикционных устройств 8 для обеспечения движения транспортного средства (вперед, назад, налево, направо), остановки и торможения. При этом одновременно формируются предупредительные и информационные сигналы при движении транспортного средства.
Видеокамера 1 оборудована приводами 9 горизонтального и вертикального поворота, ко вторым выходам которых подключена пара датчиков 10 горизонтального и вертикального углов поворота видеокамеры 1. Выходы датчиков 10 горизонтального и вертикального углов поворота видеокамеры 1 и управляющие входы приводов 9 горизонтального и вертикального поворота видеокамеры 1 подключены к компьютеру 2, к которому также подключены дополнительные видеокамеры 11 и 12 через мультиплексор 3.
Видеокамеры 11 и 12, устанавливаемые в передней части транспортного средства, образуют устройство стереонаблюдения, для фиксации крупных инородных предметов, мешающих передвижению транспортного средства по заданному маршруту.
Перед практическим применением системы автоматического управления транспортным средством в память компьютера с помощью внешнего пульта заносят характеристики сигналов управления, полученные в процессе диагностики конкретного транспортного средства (автомобиля или трактора).
Далее проводят подготовку траектории движения (см. фиг.2) и «обучение» транспортного средства для его автономного движения по заданному маршруту. С этой целью на карте-схеме маршрута передвижения транспортного средства прокладывают траекторию движения транспортного средства С от точки А до точки В. Далее оператор со своим компьютером подключается к компьютеру 2 транспортного средства и уже на местности (управляя транспортным средством со своего компьютера) проводит транспортное средство по заданному маршруту (траектории) периодически (через определенные расстояния ΔS) фиксируя с помощью круговой видеокамеры 1 опорные объекты D (специально созданные метки, здания, деревья, фонари и т.п.). Видеоизображения опорных объектов, фиксируемые компьютером 2 «обучаемого» транспортного средства через заданные интервалы расстояний, и соответствующие им углы поворота φ дают возможность вычислить и запомнить в памяти компьютера 2 траекторию движения, по которой «обученное» транспортное средство в дальнейшем будет осуществлять самостоятельное движение.
В случае появления на пути следования транспортного средства посторонних предметов они обнаруживаются стереокамерами 11, 12 (с радиусом действия до 5 метров). Если эти предметы идентифицируются как непреодолимые (крупные камни, строительные конструкции, кучи мусора и т.п.), транспортное средство обходит данные препятствия и, ориентируясь по ранее отмеченным опорным точкам, вновь выходит на заданную траекторию движения.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано при транспортировании грузов по заданным и постоянным траекториям, при выполнении сельскохозяйственных работ, где движение транспортного средства (например, трактора при пахоте) стабильно и прогнозируемо.
Литература
1. Патент RU 2326445 С2 (аналог). Способ и система видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении. Опубликовано в БИ №16 от 10.06.2008 г.
2. Патент RU 106785 U1 на полезную модель (аналог). Система видеонаблюдения с транспортного средства, находящегося в движении. Опубликовано 20.07.2011 г.
3. Патент RU 97684 U1 на полезную модель (прототип). Контроллер управления движением транспортного средства. Опубликовано 20.09.2010 г.