本發(fā)明涉及機動車轉(zhuǎn)向控制，尤其涉及一種混合驅(qū)動飛行汽車的自由轉(zhuǎn)向控制裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、飛行汽車技術(shù)在地面自由轉(zhuǎn)向方面面臨多重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在飛行汽車上應(yīng)用時，需要克服重量和重心更高的問題，實現(xiàn)更高精度和穩(wěn)定性控制。此外，飛行汽車通常無法實現(xiàn)原地調(diào)頭，因為其底盤設(shè)計不支持大角度轉(zhuǎn)向，要求新的轉(zhuǎn)向技術(shù)來解決這一難題。平移泊車也面臨困難，飛行汽車需要在不改變朝向的情況下實現(xiàn)橫向移動，這對設(shè)計和控制系統(tǒng)提出了更高要求。綜合控制系統(tǒng)需要實時監(jiān)測車輛狀態(tài)，現(xiàn)有算法和傳感器可能無法滿足復(fù)雜地面條件需求，需開發(fā)新算法和高精度傳感器。總之，飛行汽車的地面自由轉(zhuǎn)向控制需要創(chuàng)新設(shè)計和先進控制技術(shù)，以確保其在地面行駛時的靈活性和穩(wěn)定性。

2、中國專利公開號：cn105667578b公開了一種轉(zhuǎn)向器、汽車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和汽車，其中，該轉(zhuǎn)向器包括箱體、電機、交錯軸傳動機構(gòu)、兩電控離合器、兩齒輪齒條機構(gòu)和兩拉桿，箱體包括軸筒部，每一拉桿部分收容于軸筒部的一端；交錯軸傳動機構(gòu)與電機的驅(qū)動軸連接，交錯軸傳動機構(gòu)包括并行設(shè)置且均與驅(qū)動軸垂直的兩第一轉(zhuǎn)軸；兩齒輪齒條機構(gòu)均設(shè)于軸筒部內(nèi)，每一齒輪齒條機構(gòu)連接一拉桿且包括一第二轉(zhuǎn)軸，每一第二轉(zhuǎn)軸通過一電控離合器與一第一轉(zhuǎn)軸同軸連接；電機的驅(qū)動軸用以驅(qū)動兩第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，進而兩第一轉(zhuǎn)軸通過兩電控離合器和兩齒輪齒條機構(gòu)，使兩拉桿沿軸筒部的中心軸線活動。但該方案無法適用于混合驅(qū)動的飛行汽車，無法適應(yīng)飛行汽車在陸地狀態(tài)時的自由轉(zhuǎn)向控制，無法實現(xiàn)飛行汽車的原地調(diào)頭和平移泊車。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種混合驅(qū)動飛行汽車的自由轉(zhuǎn)向控制裝置、系統(tǒng)及方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中混合驅(qū)動的飛行汽車，無法適應(yīng)飛行汽車在陸地狀態(tài)時的自由轉(zhuǎn)向控制，無法實現(xiàn)飛行汽車的原地調(diào)頭和平移泊車的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種混合驅(qū)動飛行汽車的自由轉(zhuǎn)向控制裝置，所述混合驅(qū)動飛行汽車包括：

3、飛行汽車車身組，其由主車身、車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組、車身車輪遮罩板組和車身連接支架構(gòu)成，所述飛行汽車車身組材質(zhì)相同，且由輕質(zhì)高強度耐腐蝕復(fù)合材料構(gòu)成，其為網(wǎng)狀通孔結(jié)構(gòu)，所述主車身包括保護裝飾罩、框翼和車身車門，所述保護裝飾罩設(shè)置于所述框翼上部，所述框翼包括前垂翼、后垂翼、左翼段和右翼段，所述前垂翼設(shè)置于飛行汽車陸行狀態(tài)時的前進方向的前端，所述后垂翼設(shè)置于飛行汽車陸行狀態(tài)時的前進方向的后端，所述左翼段設(shè)置于飛行汽車陸行狀態(tài)時的前進方向的左端，所述右翼段設(shè)置于飛行汽車陸行狀態(tài)時的前進方向的右端，所述前垂翼、后垂翼、左翼段和右翼段構(gòu)成飛行汽車車身組的主要部分，所述車身連接支架設(shè)置于飛行汽車主車身內(nèi)部，用于提供飛行汽車車身組的支撐力，所述車身車門用于向用戶提供進入汽車座艙上艙室的通道；

4、車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組，其由第一車輪轉(zhuǎn)向輔助部件、第二車輪轉(zhuǎn)向輔助部件、第三車輪轉(zhuǎn)向輔助部件和第四車輪轉(zhuǎn)向輔助部件構(gòu)成，用于在飛行汽車處于陸行狀態(tài)時進行收起，輔助飛行汽車車輪組進行轉(zhuǎn)向；

5、車身車輪遮罩板組，其由第一車輪遮罩板、第二車輪遮罩板、第三車輪遮罩板和第四車輪遮罩板構(gòu)成，用于與主車身、車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組和車身車門形成飛行汽車車身；

6、飛行汽車車輪組，其由第一飛行汽車車輪、第二飛行汽車車輪、第三飛行汽車車輪和第四飛行汽車車輪構(gòu)成，用于承載飛行汽車進行陸地行駛；

7、飛行汽車車輪整流罩組，其由第一飛行汽車車輪整流罩、第二飛行汽車車輪整流罩、第三飛行汽車車輪整流罩和第四飛行汽車車輪整流罩構(gòu)成，用于對飛行汽車車輪表面氣流進行調(diào)整，所述飛行汽車車輪整流罩組通過車輪整流罩連接部件組與車身車輪遮罩板組進行連接，所述車輪整流罩連接部件組包括第一車輪整流罩連接部件、第二車輪整流罩連接部件、第三車輪整流罩連接部件、第四車輪整流罩連接部件、第五車輪整流罩連接部件、第六車輪整流罩連接部件、第七車輪整流罩連接部件、第八車輪整流罩連接部件、第九車輪整流罩連接部件、第十車輪整流罩連接部件、第十一車輪整流罩連接部件和第十二車輪整流罩連接部件；

8、自由轉(zhuǎn)向控制裝置，用于對飛行汽車車輪組進行自由轉(zhuǎn)向控制；

9、座艙結(jié)構(gòu)組，其由汽車座艙上艙室、汽車座艙下艙室和座艙車門構(gòu)成，用于提供用戶乘坐空間，所述汽車座艙上艙室設(shè)有座艙車門，所述座艙車門與所述車身車門相近，且為相同設(shè)置方向；

10、座艙連接結(jié)構(gòu)組，其由第一座艙連接結(jié)構(gòu)、第二座艙連接結(jié)構(gòu)、第三座艙連接結(jié)構(gòu)和第四座艙連接結(jié)構(gòu)構(gòu)成，用于將座艙結(jié)構(gòu)組與飛行汽車車身組進行連接；

11、自由轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其設(shè)置于汽車座艙上艙室中，用于對混合驅(qū)動飛行汽車進行自由轉(zhuǎn)向控制。

12、進一步地，所述自由轉(zhuǎn)向控制裝置包括：

13、飛行汽車車輪整流罩組，其由第一飛行汽車車輪整流罩、第二飛行汽車車輪整流罩、第三飛行汽車車輪整流罩和第四飛行汽車車輪整流罩構(gòu)成，用于對飛行汽車車輪表面氣流進行調(diào)整，所述飛行汽車車輪整流罩組通過車輪整流罩連接部件組與車身車輪遮罩板組進行連接，所述車輪整流罩連接部件組包括第一車輪整流罩連接部件、第二車輪整流罩連接部件、第三車輪整流罩連接部件、第四車輪整流罩連接部件、第五車輪整流罩連接部件、第六車輪整流罩連接部件、第七車輪整流罩連接部件、第八車輪整流罩連接部件、第九車輪整流罩連接部件、第十車輪整流罩連接部件、第十一車輪整流罩連接部件和第十二車輪整流罩連接部件，其中，第一車輪遮罩板與第一車輪整流罩連接部件、第二車輪整流罩連接部件和第三車輪整流罩連接部件進行連接，第二車輪遮罩板與第十車輪整流罩連接部件、第十一車輪整流罩連接部件和第十二車輪整流罩連接部件進行連接，第三車輪遮罩板與第七車輪整流罩連接部件、第八車輪整流罩連接部件和第九車輪整流罩連接部件進行連接，第四車輪遮罩板與第四車輪整流罩連接部件、第五車輪整流罩連接部件和第六車輪整流罩連接部件進行連接，各飛行汽車車輪整流罩頂部與各自由轉(zhuǎn)向連接主部件進行連接；

14、轉(zhuǎn)向控制裝置組，其由第一轉(zhuǎn)向控制裝置、第一自由轉(zhuǎn)向連接主部件、第二轉(zhuǎn)向控制裝置、第二自由轉(zhuǎn)向連接主部件、第三轉(zhuǎn)向控制裝置、第三自由轉(zhuǎn)向連接主部件、第四轉(zhuǎn)向控制裝置、第四自由轉(zhuǎn)向連接主部件，且與車身連接支架進行連接。

15、進一步地，所述轉(zhuǎn)向控制裝置組中的第一自由轉(zhuǎn)向連接主部件、第二自由轉(zhuǎn)向連接主部件、第三自由轉(zhuǎn)向連接主部件和第四自由轉(zhuǎn)向連接主部件的連接處為螺紋連接桿，且分別通過連接處與第一轉(zhuǎn)向控制裝置、第二轉(zhuǎn)向控制裝置、第三轉(zhuǎn)向控制裝置和第四轉(zhuǎn)向控制裝置進行連接，所述第一轉(zhuǎn)向控制裝置、第二轉(zhuǎn)向控制裝置、第三轉(zhuǎn)向控制裝置和第四轉(zhuǎn)向控制裝置中設(shè)有小型高速旋轉(zhuǎn)電機，小型高速旋轉(zhuǎn)電機通過驅(qū)動螺紋連接桿進行自由轉(zhuǎn)向，在進行自由轉(zhuǎn)向時，車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組為空心結(jié)構(gòu)，其與主車身通過活頁面進行連接，所述車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組的外表面通過活頁面向內(nèi)收起，在車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組未進行收起時，車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組和主車身連接組成平整翼面，所述活頁面內(nèi)側(cè)連接自動化液壓支撐桿，所述自動化液壓支撐桿與方向傳感器鉸連，在飛行汽車進行自由轉(zhuǎn)向時，方向傳感器接收方向盤轉(zhuǎn)動信號并迅速轉(zhuǎn)化為電信號，驅(qū)動自動化液壓支撐桿運動，驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向輔助部件組進行收起，所述轉(zhuǎn)向控制裝置組中的各自由轉(zhuǎn)向連接主部件與飛行汽車車輪組中的各飛行汽車車輪的中心通過輪轂電機進行連接。

16、另一方面，本發(fā)明還提供一種混合驅(qū)動飛行汽車的自由轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括：

17、形態(tài)識別模塊，用以根據(jù)環(huán)境場景對飛行汽車行駛環(huán)境進行識別；

18、上電監(jiān)測模塊，用以根據(jù)飛行汽車上電信號對飛行汽車上電狀態(tài)進行監(jiān)測；

19、預(yù)控制模塊，用以根據(jù)飛行汽車行駛環(huán)境和飛行汽車上電狀態(tài)對飛行汽車行駛模式進行預(yù)控制；

20、轉(zhuǎn)向分析模塊，用以對轉(zhuǎn)向指令進行分析，并輸出確認指令，所述轉(zhuǎn)向分析模塊設(shè)有指令獲取單元，其用以根據(jù)座艙控制信號對用戶操作指令進行獲取，所述轉(zhuǎn)向分析模塊設(shè)有轉(zhuǎn)向信息采集單元，其用以對轉(zhuǎn)向信息進行采集，所述轉(zhuǎn)向分析模塊設(shè)有距離測算單元，其用以對轉(zhuǎn)向距離進行測算，所述轉(zhuǎn)向分析模塊設(shè)有轉(zhuǎn)向指令生成單元，其用以根據(jù)用戶操作指令、轉(zhuǎn)向信息和轉(zhuǎn)向距離對轉(zhuǎn)向指令進行生成，所述轉(zhuǎn)向分析模塊設(shè)有建模確認單元，其用以根據(jù)仿真模型對轉(zhuǎn)向指令進行仿真確認，并輸出確認指令；

21、轉(zhuǎn)向控制模塊，用以根據(jù)確認指令對飛行汽車進行自由轉(zhuǎn)向控制；

22、實際測算校正模塊，用以對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算，并對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正，所述實際測算校正模塊設(shè)有實際測算單元，其用以根據(jù)轉(zhuǎn)向控制情況對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算，所述實際測算校正模塊設(shè)有校正單元，其用以根據(jù)轉(zhuǎn)向控制結(jié)果對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正。

23、進一步地，所述形態(tài)識別模塊通過攝像頭對環(huán)境圖像進行采集，并將環(huán)境圖像輸入至環(huán)境識別模型中，并獲取環(huán)境識別模型輸出環(huán)境場景，根據(jù)環(huán)境場景對飛行汽車行駛環(huán)境進行識別，其中：

24、當環(huán)境場景為高空場景時，所述形態(tài)識別模塊識別飛行汽車行駛環(huán)境為飛行環(huán)境；

25、當環(huán)境場景為陸地場景時，所述形態(tài)識別模塊識別飛行汽車行駛環(huán)境為陸行環(huán)境；

26、所述上電監(jiān)測模塊獲取汽車電流a，并將汽車電流a與預(yù)設(shè)汽車電流a0進行比對，根據(jù)比對結(jié)果對飛行汽車上電狀態(tài)進行監(jiān)測，其中：

27、當a≤a0時，所述上電監(jiān)測模塊判定不存在上電信號，飛行汽車不處于上電狀態(tài)；

28、當a＞a0時，所述上電監(jiān)測模塊判定存在上電信號，飛行汽車處于上電狀態(tài)；

29、所述預(yù)控制模塊根據(jù)飛行汽車行駛環(huán)境和飛行汽車上電狀態(tài)對飛行汽車行駛模式進行預(yù)控制，其中：

30、當飛行汽車行駛環(huán)境為飛行環(huán)境，且飛行汽車不處于上電狀態(tài)時，所述預(yù)控制模塊控制飛行汽車行駛模式為安全飛行模式；

31、當飛行汽車行駛環(huán)境為陸行環(huán)境，且飛行汽車處于上電狀態(tài)時，所述預(yù)控制模塊控制飛行汽車行駛模式為常規(guī)飛行模式；

32、當飛行汽車行駛環(huán)境為陸行環(huán)境，且飛行汽車不處于上電狀態(tài)時，所述預(yù)控制模塊控制飛行汽車行駛模式為等待行駛模式；

33、當飛行汽車行駛環(huán)境為飛行環(huán)境，且飛行汽車處于上電狀態(tài)時，所述預(yù)控制模塊控制飛行汽車行駛模式為常規(guī)行駛模式。

34、進一步地，所述指令獲取單元在所述預(yù)控制模塊控制飛行汽車行駛模式為常規(guī)行駛模式后，根據(jù)座艙控制信號對用戶操作指令進行獲取，其中：

35、當座艙控制信號為自動平移泊車時，所述指令獲取單元獲取用戶操作指令為自動平移泊車；

36、當座艙控制信號為手動平移泊車時，所述指令獲取單元獲取用戶操作指令為非自動平移泊車；

37、當座艙控制信號為自動原地掉頭時，所述指令獲取單元獲取用戶操作指令為自動原地掉頭；

38、當座艙控制信號為手動原地掉頭時，所述指令獲取單元獲取用戶操作指令為非自動原地掉頭。

39、進一步地，所述距離測算單元根據(jù)用戶操作指令對轉(zhuǎn)向距離進行測算，其中：

40、當用戶操作指令為手動平移泊車時，所述距離測算單元判定不對轉(zhuǎn)向距離進行測算；

41、當用戶操作指令為自動平移泊車時，所述距離測算單元判定對轉(zhuǎn)向距離進行測算，自動平移泊車時的轉(zhuǎn)向距離為側(cè)向移動距離d，設(shè)定d=l×sinθ，d為側(cè)向移動距離，l為軸距，θ為方向盤轉(zhuǎn)動角度；

42、當用戶操作指令為手動原地掉頭時，所述距離測算單元判定不對轉(zhuǎn)向距離進行測算；

43、當用戶操作指令為自動原地掉頭時，所述距離測算單元判定對轉(zhuǎn)向距離進行測算，自動原地掉頭時的轉(zhuǎn)向距離為轉(zhuǎn)彎半徑r，設(shè)定r=l/sinɑ，l為軸距，ɑ為前輪轉(zhuǎn)向角。

44、進一步地，所述距離測算單元根據(jù)轉(zhuǎn)向信息中的環(huán)境障礙物和轉(zhuǎn)向距離的測算結(jié)果的調(diào)整情況進行判斷，其中：

45、若車輛當前位置在當前方向的轉(zhuǎn)向距離中存在環(huán)境障礙物時，所述距離測算單元判定對轉(zhuǎn)向距離的測算結(jié)果進行調(diào)整，重新對轉(zhuǎn)向距離進行測算，直至車輛當前位置在當前方向的轉(zhuǎn)向距離中不存在環(huán)境障礙物；

46、若車輛當前位置在當前方向的轉(zhuǎn)向距離中不存在環(huán)境障礙物時，所述距離測算單元判定不對轉(zhuǎn)向距離的測算結(jié)果進行調(diào)整；

47、所述轉(zhuǎn)向指令生成單元以用戶操作指令和轉(zhuǎn)向信息為索引，以轉(zhuǎn)向距離為索引對應(yīng)的內(nèi)容生成轉(zhuǎn)向指令。

48、進一步地，所述建模確認單元將轉(zhuǎn)向指令輸入至仿真模型中，并獲取仿真結(jié)果，根據(jù)仿真結(jié)果對轉(zhuǎn)向指令進行仿真確認，并輸出確認指令，其中：

49、當仿真結(jié)果為轉(zhuǎn)向指令有效時，所述建模確認單元對轉(zhuǎn)向指令進行仿真確認，并將所述轉(zhuǎn)向指令作為確認指令進行輸出；

50、當仿真結(jié)果為轉(zhuǎn)向指令無效時，所述建模確認單元不對確認指令進行輸出，并返回距離測算單元對轉(zhuǎn)向距離進行測算；

51、所述轉(zhuǎn)向控制模塊將確認指令發(fā)送至飛行汽車控制器，通過飛行汽車控制器對轉(zhuǎn)向控制裝置進行自由轉(zhuǎn)向控制；

52、所述實際測算單元根據(jù)轉(zhuǎn)向控制情況對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算，其中：

53、當轉(zhuǎn)向控制情況正常時，判定轉(zhuǎn)向控制結(jié)果為可執(zhí)行轉(zhuǎn)向；

54、當轉(zhuǎn)向控制情況異常時，判定轉(zhuǎn)向控制結(jié)果為不可執(zhí)行轉(zhuǎn)向；

55、所述校正單元根據(jù)轉(zhuǎn)向控制結(jié)果對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正，其中：

56、當轉(zhuǎn)向控制結(jié)果為可執(zhí)行轉(zhuǎn)向時，所述校正單元不對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正；

57、當轉(zhuǎn)向控制結(jié)果為不可執(zhí)行轉(zhuǎn)向時，所述校正單元對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正，將轉(zhuǎn)向指令中的轉(zhuǎn)向距離替換為手動操作距離；

58、所述校正單元獲取車輛位置手動操作次數(shù)q，將車輛位置手動操作次數(shù)q與預(yù)設(shè)車輛位置手動操作次數(shù)q0進行比對，根據(jù)比對結(jié)果對轉(zhuǎn)向指令生成過程進行優(yōu)化，其中：

59、當q＜q0時，所述校正單元不對轉(zhuǎn)向指令生成過程進行優(yōu)化；

60、當q≥q0時，所述校正單元對轉(zhuǎn)向指令生成過程進行優(yōu)化，將車輛位置對應(yīng)的索引一致的轉(zhuǎn)向指令中的轉(zhuǎn)向距離替換為手動操作距離。

61、另一方面，本發(fā)明還提供一種混合驅(qū)動飛行汽車的自由轉(zhuǎn)向控制方法，包括：

62、步驟s1，通過形態(tài)識別模塊根據(jù)環(huán)境場景對飛行汽車行駛環(huán)境進行識別；

63、步驟s2，通過上電監(jiān)測模塊根據(jù)飛行汽車上電信號對飛行汽車上電狀態(tài)進行監(jiān)測；

64、步驟s3，通過預(yù)控制模塊根據(jù)飛行汽車行駛環(huán)境和飛行汽車上電狀態(tài)對飛行汽車行駛模式進行預(yù)控制；

65、步驟s4，通過指令獲取單元根據(jù)座艙控制信號對用戶操作指令進行獲?。?/p>

66、步驟s5，通過轉(zhuǎn)向信息采集單元對轉(zhuǎn)向信息進行采集；

67、步驟s6，通過距離測算單元對轉(zhuǎn)向距離進行測算；

68、步驟s7，通過轉(zhuǎn)向指令生成單元根據(jù)用戶操作指令、轉(zhuǎn)向信息和轉(zhuǎn)向距離對轉(zhuǎn)向指令進行生成；

69、步驟s8，通過建模確認單元，其用以根據(jù)仿真模型對轉(zhuǎn)向指令進行仿真確認，并輸出確認指令；

70、步驟s9，通過轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)確認指令對飛行汽車進行自由轉(zhuǎn)向控制；

71、步驟s10，實際測算校正模塊對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算，并對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正；

72、步驟s11，通過實際測算單元根據(jù)轉(zhuǎn)向控制情況對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算；

73、步驟s12，通過校正單元根據(jù)轉(zhuǎn)向控制結(jié)果對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正。

74、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，所述系統(tǒng)通過形態(tài)識別模塊根據(jù)環(huán)境場景對飛行汽車行駛環(huán)境進行識別，以便于飛行汽車進行形態(tài)切換，從而提高自由轉(zhuǎn)向的反應(yīng)效率，所述系統(tǒng)通過上電監(jiān)測模塊對飛行汽車上電狀態(tài)進行監(jiān)測，以便于根據(jù)飛行汽車上電信號分析汽車使用狀態(tài)，所述系統(tǒng)通過預(yù)控制模塊根據(jù)飛行汽車行駛環(huán)境和飛行汽車上電狀態(tài)對飛行汽車行駛模式進行預(yù)控制，以提高飛行汽車行駛模式的控制效率，所述系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)向分析模塊輸出確認指令，以便于實現(xiàn)精確地轉(zhuǎn)向控制，所述系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)向控制模塊根據(jù)確認指令對飛行汽車進行自由轉(zhuǎn)向控制，所述系統(tǒng)還通過實際測算校正模塊對轉(zhuǎn)向控制結(jié)果進行實際測算，并對轉(zhuǎn)向指令分析過程進行校正，以提高轉(zhuǎn)向指令分析結(jié)果的準確性，從而實現(xiàn)精準轉(zhuǎn)向控制。