本發(fā)明屬于車輛控制，具體涉及一種無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、分布式驅(qū)動(dòng)的無(wú)人車包括多個(gè)車輪軸，每個(gè)車輪軸上設(shè)置有差速器，電機(jī)輸出端通過(guò)減速器以及差速器傳遞動(dòng)力至車輪。在自主行駛過(guò)程中，一般操作人員與車輛距離較遠(yuǎn)，車輛處于不易接近的位置或環(huán)境。遇到困境，如無(wú)法自行脫困，將影響車輛的任務(wù)執(zhí)行。現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過(guò)電控差速鎖實(shí)現(xiàn)車輛脫困，但是脫困過(guò)程需要人為介入，其效率較低，并且無(wú)法針對(duì)不同的車輪軸分別控制電控差速鎖，導(dǎo)致能量消耗較大。因此，如何高效率、低能耗地實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛車輛自主脫困，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：參數(shù)采集單元、運(yùn)算處理單元、差速鎖控制單元；

2、所述參數(shù)采集單元用于采集無(wú)人駕駛車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送到所述運(yùn)算處理單元；

3、所述運(yùn)算處理單元用于根據(jù)無(wú)人駕駛車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，生成電控差速鎖控制參數(shù)發(fā)送到差速鎖控制單元；

4、所述差速鎖控制單元用于根據(jù)電控差速鎖控制參數(shù)控制電控差速鎖。

5、進(jìn)一步，所述參數(shù)采集單元采集無(wú)人駕駛車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括車輪軸數(shù)量、車輛質(zhì)量、車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離、車輛質(zhì)心高度、第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的半徑、第個(gè)車輪軸上右側(cè)車輪的半徑，以及，車輛縱向速度、車輛縱向加速度、從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速、右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速。

6、進(jìn)一步，所述車輪軸數(shù)量、車輛質(zhì)量、車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離、車輛質(zhì)心高度、第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的半徑、第個(gè)車輪軸上右側(cè)車輪的半徑通過(guò)外部設(shè)備輸入到所述參數(shù)采集單元；

7、所述參數(shù)采集單元包括gnss模塊，用于獲取車輛的縱向速度和縱向加速度，還包括安裝在各車輪上的角速度傳感器，用于獲取從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速、右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速。

8、進(jìn)一步，所述運(yùn)算處理單元包括滑移率計(jì)算模塊、載荷計(jì)算模塊、控制參數(shù)計(jì)算模塊；

9、所述滑移率計(jì)算模塊用于計(jì)算各車輪滑移率，具體為：

10、

11、其中，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的角速度，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的角速度，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的半徑；

12、所述滑移率計(jì)算模塊將各車輪滑移率發(fā)送到所述載荷計(jì)算模塊；

13、所述載荷計(jì)算模塊用于計(jì)算各車輪軸的載荷，具體為：

14、

15、其中，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的載荷，為車輛質(zhì)量，為車輛的縱向速度，為車輛的縱向加速度，為車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離，為車輛質(zhì)心高度，即車輛質(zhì)心到地面的距離,?為車輪軸的數(shù)量；

16、所述控制參數(shù)計(jì)算模塊用于計(jì)算中間參數(shù)，具體計(jì)算：

17、

18、

19、

20、

21、

22、

23、其中，、、為路面系數(shù)，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的附著率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的附著率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的載荷，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的牽引力，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的牽引力,?為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的半徑，為脫困傳動(dòng)效率常數(shù)；

24、所述控制參數(shù)計(jì)算模塊進(jìn)一步根據(jù)計(jì)算得到的中間參數(shù)，計(jì)算控制參數(shù)，具體計(jì)算：

25、

26、其中，為輸入扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的脫困扭矩，為電控差速鎖的傳動(dòng)效率，為液壓缸油壓面積與摩擦片面積的比值，為摩擦片數(shù)量，為摩擦片的摩擦系數(shù)，為摩擦力矩當(dāng)量半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值；

27、所述運(yùn)算處理單元將各個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值發(fā)送到差速鎖控制單元，所述差速鎖控制單元根據(jù)各個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值控制電控差速鎖。

28、進(jìn)一步，所述的路面系數(shù)對(duì)應(yīng)不同的路面，對(duì)于干燥鋪裝路面，、、分別取值為1.25、24.01、0.55，對(duì)于濕滑路面，、、分別取值為0.47、83.77、0.20，對(duì)于冰雪路面，、、分別取值為0.04、310.28、0.01。

29、本發(fā)明還涉及?一種無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制系方法，所述方法應(yīng)用于上述的無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制系統(tǒng)，所述方法包括下列步驟：

30、s1.參數(shù)采集單元采集無(wú)人駕駛車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括車輪軸數(shù)量、車輛質(zhì)量、車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離、車輛質(zhì)心高度、第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的半徑、第個(gè)車輪軸上右側(cè)車輪的半徑，以及，車輛縱向速度、車輛縱向加速度、從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速、右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速；

31、s2.所述運(yùn)算處理單元的滑移率計(jì)算模塊計(jì)算各車輪滑移率，具體為：

32、

33、其中，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的角速度，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的角速度，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的半徑；

34、所述滑移率計(jì)算模塊將各車輪滑移率發(fā)送到所述載荷計(jì)算模塊；

35、s3.?所述運(yùn)算處理單元的載荷計(jì)算模塊用于計(jì)算各車輪軸的載荷，具體為：

36、

37、其中，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的載荷，為車輛質(zhì)量，為車輛的縱向速度，為車輛的縱向加速度，為車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離，為車輛質(zhì)心高度，即車輛質(zhì)心到地面的距離,?為車輪軸的數(shù)量；

38、s4.?所述運(yùn)算處理單元的控制參數(shù)計(jì)算模塊用于計(jì)算中間參數(shù)，具體計(jì)算：

39、

40、

41、

42、

43、

44、

45、其中，、、為路面系數(shù)，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的滑移率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的附著率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的附著率，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的載荷，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的牽引力，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的牽引力,?為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的半徑，為脫困傳動(dòng)效率常數(shù)；

46、所述運(yùn)算處理單元的控制參數(shù)計(jì)算模塊進(jìn)一步根據(jù)計(jì)算得到的中間參數(shù)，計(jì)算控制參數(shù)，具體計(jì)算：

47、

48、其中，為輸入扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，左側(cè)車輪的脫困扭矩，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上，右側(cè)車輪的脫困扭矩，為電控差速鎖的傳動(dòng)效率，為液壓缸油壓面積與摩擦片面積的比值，為摩擦片數(shù)量，為摩擦片的摩擦系數(shù)，為摩擦力矩當(dāng)量半徑，為從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值；

49、s5.所述運(yùn)算處理單元將各個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值發(fā)送到差速鎖控制單元，所述差速鎖控制單元根據(jù)各個(gè)車輪軸上電控差速鎖的油壓控制值控制電控差速鎖。

50、進(jìn)一步，所述步驟s1中：

51、所述車輪軸數(shù)量、車輛質(zhì)量、車輛質(zhì)心到從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸的距離、車輛質(zhì)心高度、第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的半徑、第個(gè)車輪軸上右側(cè)車輪的半徑通過(guò)外部設(shè)備輸入到所述參數(shù)采集單元；

52、通過(guò)參數(shù)采集單元包括的gnss模塊獲取車輛的縱向速度和縱向加速度，通過(guò)參數(shù)采集單元包括的安裝在各車輪上的角速度傳感器，獲取從車頭至車尾方向第個(gè)車輪軸上左側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速、右側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速。

53、進(jìn)一步，所述步驟s4中：

54、所述的路面系數(shù)對(duì)應(yīng)不同的路面，對(duì)于干燥鋪裝路面，、、分別取值為1.25、24.01、0.55，對(duì)于濕滑路面，、、分別取值為0.47、83.77、0.20，對(duì)于冰雪路面，、、分別取值為0.04、310.28、0.01。

55、本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行，用于執(zhí)行上述的一種無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制方法。

56、本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行，用于執(zhí)行上述的一種無(wú)人駕駛車輛自主脫困的電控差速鎖控制方法。

57、本發(fā)明的技術(shù)方案能夠根據(jù)無(wú)人駕駛車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在無(wú)需人為介入的情況下，針對(duì)不同的車輪軸分別控制電控差速鎖，實(shí)現(xiàn)了高效率、低能耗的無(wú)人駕駛車輛自主脫困。