一種無人車對抗教學實驗系統的製作方法
2023-06-10 08:18:56 3
專利名稱：一種無人車對抗教學實驗系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於教學實驗儀器領域，具體涉及一種多功能無人車對抗教學實驗系統。
背景技術：
目前，大多數教學儀器設備都屬於演示驗證性和簡單設計性的，對綜合性和創新性的要求比較低，尤其是跨學科、跨專業的教學設備。對於信息與通信領域的高校學生和教師來說，使學生充分理解和掌握自動化控制、通信、光電、電子、信息處理等專業知識，是提高學生綜合素質和專業能力的關鍵。因此，設計一種融合多專業的電子教學實驗儀器系統具有十分重要的現實意義。在電子教學實驗儀器系統設計方面，專利CN101059918設計了一種電子自動控制技術的教學實驗演示儀器，是一種集信息採集、動作時間多檔可調、多種控制於一體的裝置；專利CN101630461涉及一種電子測量教學設備及其使用方法，利用計算機仿真手段提·供電子測量實驗的虛擬環境，利用模擬硬體接口模塊提供電子測量實驗的硬體操作環境；專利CN201859577U設計了一種組合式開放型電子技術實驗臺；專利CN101075382設計了一種由電子測量工作站、計算機和實驗裝置構成的教學工作站；專利CN201251873設計了一種電工電子及自動化綜合實驗裝置，由開關控制模塊、直流電源實驗模板、變頻器實驗單元等模塊組成。從上述專利可以看出，目前電子教學儀器主要集中在單學科、簡單組合、功能驗證等方面，對多專業、多學科的綜合性設計不多，無法提高學生的創新能力。另外，多專業、多學科綜合的教學設備製造成本高也是其相對較少的原因之一。針對無人車，目前的研究集中在機械設計、控制系統、行車路線設計、導航等方面，主要應用於安全排爆、危險環境作業、戰場偵察等領域，但將其設計成對抗教學實驗系統還研究較少。
發明內容
本發明針對現有電子教學實驗系統所存在的上述問題和不足，提供一種模塊化、組合式、開放式、滿足多種信息類創新型人才培養的教學綜合實驗平臺，即一種無人車對抗教學實驗系統。為了實現上述目的，本發明的技術方案是—種無人車對抗教學實驗系統，由紅、藍雙方無人車群組成，每方無人車群包括至少兩輛無人車、中心控制主站和無人車對抗實驗控制軟體；其特徵在於所述的無人車包括無人車車體、車載攝像頭、超聲波測距傳感器、數位訊號處理(Digital SignalProcessing, DSP)模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊、語音報警模塊和無人車電源模塊；其中(I)所述的車載攝像頭主要獲取無人車周圍的環境圖像信息，並將其傳輸至數位訊號處理模塊；(2)所述的超聲波測距傳感器在獲取無人車四周到障礙物及其它無人車之間的距離信息後，並將其距離信息傳輸至數位訊號處理模塊；(3)所述的數位訊號處理模塊在接收車載攝像頭傳輸的環境圖像信息和超聲波測距傳感器傳輸的距離信息後，通過內置的目標識別處理算法完成目標的識別，並將到達障礙物距離、檢測目標等信息傳輸至無人車控制模塊；(4)所述的驅動模塊與無人車控制模塊相連，根據無人車控制模塊所提供的控制命令控制無人車的前進/後退、左轉/右轉和炮臺旋轉，同時，將無人車運動速度反饋至無人車控制模塊；(5)所述的無人車控制模塊，依據數位訊號處理模塊給出的目標識別信息及紅外接收模塊提供的被打擊信息，利用現場可編程門陣列實現對驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊和語音報警模塊的控制；如果數位訊號處理模塊提供的數據顯示在打擊範圍內沒有目標或判斷為已方目標時，無人車控制模塊將作用於驅動模塊，採取行進或繞行的處理方式；如果數位訊號處理模塊提供的數據顯示是敵方目標，無人車·控制模塊將作用於紅外收發模塊進行紅外打擊，並進一步作用於語音報警模塊進行打擊語音提示；如果無人車在行進過程中被對方無人車擊中，紅外收發模塊會將擊中信息傳輸給無人車控制模塊，無人車控制模塊將首先作用於語音報警模塊進行擊中語音提示，其次再作用於對抗判決模塊減少生命值一次；(6)所述的無人車擴頻傳輸模塊，安裝內置天線，將中心控制主站發送的控制指令傳輸到無人車控制模塊，以及在無人車控制模塊的控制下，將檢測到的距離、目標及自身生命值等信息回傳至中心控制主站的主站擴頻傳輸模塊；(7)所述的紅外收發模塊，在無人車控制模塊的作用下完成紅外打擊，並在受到敵方無人車紅外打擊後，將擊中信息發送給無人車控制模塊；(8)所述的對抗判決模塊，在被紅外擊中後，通過無人車控制模塊的作用，將生命指示燈滅掉一盞，直到全部指示燈滅掉；(9)所述的語音報警模塊，在無人車電源模塊上電、無人車接收到中心控制主站傳輸的初始化命令、數位訊號處理模塊判斷為敵方目標或紅外收發模塊傳輸了擊中信息四種情況下，在無人車控制模塊的作用下，分別進行致詞、準備就緒、打擊、被擊中及退出對抗的語音提示；(10)所述的無人車電源模塊為數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊及語音報警模塊供電；所述的中心控制主站包括上位機、主站控制模塊、主站擴頻傳輸模塊、外置天線和主站電源模塊，車載攝像頭和超聲波測距傳感器固定在無人車車體四周；數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊、語音報警模塊和無人車電源模塊安裝在無人車車體內部；紅外收發模塊和對抗判決模塊安裝在無人車車體頂部；所述的車載攝像頭和超聲波測距傳感器與數位訊號處理模塊連接；所述的無人車控制模塊與數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊、語音報警模塊以及無人車電源模塊通過排線連接；所述的上位機與主戰控制模塊通過USB連接線連接；主站擴頻傳輸模塊與主站控制模塊通過排線連接，同時接外置天線；主站電源模塊與主站控制模塊和主站擴頻傳輸模塊連接；所述的無人車對抗實驗控制軟體安裝在上位機上，主要完成參數設置、指令控制、對抗狀態顯示和文件管理等功能；車載攝像頭和超聲波測距傳感器採集獲得的圖像和距離信息通過數位訊號處理模塊進行目標識別處理後傳輸至無人車控制模塊，無人車擴頻傳輸模塊接收中心控制主站的控制指令後，將其傳輸給無人車控制模塊，無人車控制模塊根據指令控制相應的無人車模塊進行工作，實現無人車的驅動、目標識別、紅外收發、對抗判決、語音報警和數據回傳等功能。所述的無人車同時採用至少兩個車載攝像頭和超聲波測距傳感器完成周圍環境信息的獲取和到達目標距離測量，並利用數位訊號處理模塊進行多傳感器信息的融合處理。所述的無人車控制模塊利用現場可編程門陣列技術實現對驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外打擊模塊、對抗判決模塊和語音報警模塊等功能模塊的控制。所述的無人車與中心控制主站採用擴頻傳輸體制，利用偽隨機序列對輸入的待傳輸信號進行擴頻編碼，無人車擴頻傳輸模塊採用內置天線，中心控制主站採用外置天線。·本發明顯著的有益效果是( I)作為一種綜合性的教學實驗系統，能夠提高學生對控制、通信、光電、電子和信息的綜合實驗水平和學科交叉能力；(2)通過模塊化的設計，可縮短系統裝配的周期，便於系統的調試，同時也通過更換部分功能模塊實現教學實驗系統的快速升級。(3)依據反饋的到達障礙物距離、檢測目標、無人車運動速度、生命值等信息，可使學生進一步優化設計無人車對抗方案，提升實驗的創新性；(4)利用虛擬儀器軟體LabWindows,可提高無人車對抗實驗軟體系統的升級能力，同時讓學生短期內掌握系統軟體設計要領；(5)通過虛擬儀器的人機互動界面，可以實現對對抗平臺的全智能運行管理，提高對抗平臺的智能化水平；(6)可以進一步通過網際網路完成遠程無人車對抗教學實驗，實現教學資源共享。
圖I為本發明無人車對抗實驗系統總體結構圖；圖2為本發明無人車對抗實驗工作流程圖；圖3為本發明無人車硬體組成結構側視圖；圖4為本發明無人車硬體組成結構俯視圖；圖5為本發明無人車硬體組成底面結構圖；圖6為中心控制主站原理框圖；圖7為無人車對抗實驗上位機控制軟體設計圖。
具體實施例方式以下結合附圖介紹本發明詳細技術方案如圖I所示，無人車對抗教學實驗系統主要由紅藍雙方無人車群組成，每方無人車群包括多輛無人車、一個中心控制主站和無人車對抗實驗控制軟體。如圖2所示，無人車對抗實驗工作流程圖；紅藍雙方在對抗過程中，每輛無人車以手動方式上電，上電的同時進行「歡迎使用無人車對抗教學系統」的語音提示；在紅藍雙方的中心控制主站分別向各無人車發送「初始化」命令後，紅方各無人車分別提示「紅方I號就緒」、「紅方2號就緒」……等語音，藍方各無人車分別提示「藍方I號就緒」、「藍方2號就緒」……等語音；在紅藍雙方的中心控制主站分別向已方無人車發送開始對抗命令後，各無人車在驅動模塊作用下開始自主驅動。無人車在行進過程中，車載攝像頭和超聲波傳感器將獲取的信息分別傳輸至數位訊號處理模塊，並由其判斷周圍是否有障礙物和無人車目標，如果為敵方目標，則在無人車控制模塊的控制下，由紅外收發模塊對敵方目標實施有效打擊，並進行打擊語音提示；如果為已方目標或障礙物時，則在無人車控制模塊作用下作用於無人車驅動模塊進行避障；在判斷有目標後，進一步檢測無人車自身是否受到敵方無人車的進攻，如果被擊中，在無人車控制模塊的作用下，首先，作用於語音報警模塊進行被擊中語音提示，然後再將對抗判決模塊中的生命指示燈滅掉一盞；如果沒有擊中，檢測是否收到主站數據回傳命令，如果收到該命令，則利用無人車擴頻傳輸裝置將到達障礙物距離、無人車運動速度、生命值等信息無線傳輸至中心控制主站；然後，檢測是否收到中心控制主站的停止對抗命令，如果收到該命令，則退出對抗狀態，否則繼續行進，重複上述工作過程。紅藍雙方的中心控制主站除發送初始化、開始對抗、數據回傳和結束對抗等命令·夕卜，還要依據各無人車反饋回來的對抗信息，利用無人車對抗實驗控制軟體完成各無人車的狀態顯示、無線控制，對抗結果顯示、生成對抗結果報表等功能。I、無人車如圖3、4和圖5所示，紅藍對抗雙方各無人車主要是由炮管I、塔系2，車體3、主動輪4、履帶5、負重輪6、輔助輪7、排線8、驅動模塊9、車載攝像頭10、超聲波測距模塊11、數位訊號處理模塊(DSP處理模塊)12、無人車控制模塊13、無人車擴頻傳輸模塊14、紅外發射管15、紅外編碼驅動單元16、紅外接收單元17、對抗判決模塊18、語音報警模塊19和無人車電源模塊20組成，無人車中的各模塊採用排線連接，可獨立工作，也可插拔，達到模塊化設計的要求。I)無人車車體所述的無人車車體為一履帶戰車，包括炮管I、塔系2，車體3、主動輪4、履帶5、負重輪6和輔助輪7。無人車車體為驅動模塊9、車載攝像頭10、超聲波測距傳感器11、數位訊號處理模塊12、無人車控制模塊13、無人車擴頻傳輸模塊14、紅外發射管15、紅外編碼驅動單元16、紅外接收單元17、對抗判決模塊18、語音報警模塊19和電源模塊20等各功能模塊的硬體載體。主動輪4為動力輪，兩個主動輪4均以齒輪咬合的方式分別與驅動模塊中的直流電機相連；所述的炮管I和塔系2組成一個可以相對於車體左右轉動的塔臺，由驅動模塊9控制其轉動的方向，轉動的角度範圍為車頭中心軸線左右各300度；車體中各模塊用排線8連接，保證接線的有序和可靠。2)驅動模塊無人車的驅動模塊9主要包括3個直流電機、驅動電路和測速電路，其中3個直流電機分別控制無人車的左輪和右輪的前進/後退、左轉/右轉以及炮臺的旋轉；驅動電路主要以L9110為核心，該晶片為兩通道推挽式功率放大專用集成電路晶片，具有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，兩個輸出端直接驅動直流電機的正反向運動，每通道能通過300mA的持續電流，峰值電流能力可達I. 5A，同時該晶片具有較低的輸出飽和壓降，內置的鉗位二極體能釋放感應負載的反向衝擊電流，使直流電機驅動安全可靠；測速電路主要計算直流電機的轉動周期，並換算成運動速度，依據無人車提供的控制命令，將運動速度反饋給無人車控制模塊13。3)車載攝像頭為了獲取無人車在對抗實驗中的全景對抗環境信息獲取，分別在無人車的四周分別安裝4個直徑為16mm的MT9V13車載攝像頭10，該攝像頭採用內同步採集、3. 3V直流供電、峰峰值I. OV輸出，最低照度為O. OlLux，車載攝像頭10內嵌在無人車車體中，將獲得的環境信息傳輸至DSP處理模塊12。4)超聲波傳感器為了使無人車在行進過程中有效避障，在每輛無人車的四周分別安裝4個GH-311RT超聲波測距傳感器11，該傳感器測距範圍為2mm-3m，輸入電壓為DC6-12V，輸出為5V信號。在獲取到超聲測距信號後，將其傳輸至無人車的數位訊號處理模塊12。·5)數位訊號處理模塊數位訊號處理模塊12是在接收車載攝像頭傳輸的環境圖像信息和超聲波測距傳感器傳輸的距離信息後，數位訊號處理模塊的晶片採用TMS320C6713PYP200，由該數位訊號處理模塊完成敵我目標檢測和自身周圍所處環境信息處理，並將到達障礙物距離、檢測目標等信息傳輸至無人車控制模塊13。6)無人車控制模塊無人車控制模塊13與數位訊號處理模塊12、無人車控制模塊13、無人車擴頻傳輸模塊14、紅外發射管15、紅外編碼驅動單元16、紅外接收單元17、對抗判決模塊18、語音報警模塊19和無人車電源模塊20通過可插拔的排線連接。無人車控制模塊13以XILINX公司的FPGA可編程晶片XCVlOO為核心，通過內置的控制處理程序完成無人車的驅動、傳輸、打擊、判決、語音報警等功能。其中，FPGA可編程晶片XCVlOO資源為10萬門，工作頻率最高可達200M，I/O埠多，埠功能可編程自定義；內核採用2. 5V供電，埠供電電壓為3. 3V，可直接與DSP晶片TMS320C6713PYP200相連，有利於系統的升級。7 )無人車擴頻傳輸模塊無人車擴頻傳輸模塊14主要由擴頻編碼單元和無線傳輸單元組成，其中擴頻編碼單元是利用偽隨機序列對輸入的待傳輸信號進行擴頻編碼，達到抗幹擾傳輸的目的；無線傳輸單元主要以nRF24L01為核心晶片，工作頻率選擇2. 4GHz的科學研究頻段，傳輸速率設置為2Mbps，調製方式選擇GFSK，收發天線選擇內置PCB天線，傳輸距離不大於100m。8)紅外收發模塊無人車的紅外收發模塊主要包括紅外發射管15、紅外編碼驅動單元16和紅外接收單元17。其中，紅外發射管15由兩隻紅外發射管15A和15B組成，以不超過700us的周期發射38KHz的紅外攻擊信號，從而保證紅外接收單元17正確接收。紅外接收單元17由一個紅外接收管構成，主要接收對方無人車發射的紅外攻擊信號，每次接收時會將相應的I/O電平拉低，並使對抗判決模塊中的生命指示燈滅。9)對抗判決模塊對抗判決模塊18與無人車控制模塊13通過排線相連，主要由四隻LED指示燈和對抗判決電路組成，顯示當前的生命值。其中，四個LED以共陽極的形式接入系統，以儘量使主控晶片的輸入輸出平衡；當紅外接收單元17被打擊時，將被打擊信息傳輸給無人車控制模塊，其根據被打擊信息，無人車控制模塊控制對抗判決電路中的指示燈滅掉一盞，即生命值減少I次。10)語音報警模塊無人車的語音報警模塊19與無人車控制模塊13通過排線相連，由WT588D語音晶片和SPI尋址的8M RAM晶片及其外圍電路組成。在無人車控制模塊13的作用下，當出現無人車電源模塊上電、無人車接收到中心控制主站傳輸的初始化命令、DSP處理模塊判斷為敵方目標、紅外接收模塊傳輸了擊中信息、退出對抗等五種情況時，分別進行歡迎詞、準備就緒、打擊、被擊中、退出對抗等的語音提示。11)無人車電源模塊無人車電源模塊20採用可充電的4000mAh大容量鋰電池進行供電，與DSP處理模塊12、驅動模塊9、無人車控制模塊13、無人車擴頻傳輸模塊14、語音報警模塊19通過排·線相連。電源模塊20採用一片LM2576S-3. 3和一片LM2576S-5. O及濾波電路組成，其中LM2576S-5. O提供5V的輸出電壓，供MCU及其他額定電壓為5V的晶片使用，LM2576S-3. 3提供3. 3V輸出電壓，供無人車擴頻傳輸模塊14及語音報警模塊使用19。2、中心控制主站紅藍雙方的中心控制主站都是由上位機、主站控制模塊、主站擴頻傳輸模塊、外置天線和主站電源模塊組成，如圖6所示。在無人車對抗實驗過程中，首先，打開主站電源模塊，為主站控制模塊和主站擴頻傳輸模塊上電；其次，通過上位機上安裝的無人車對抗實驗控制軟體界面設置傳輸接口、傳輸速率、小車速度、小車編號等參數後，點擊「初始化」按鈕，將初始化指令通過USB連接線的接口傳輸給主站控制模塊，主站控制模塊控制主站擴頻傳輸模塊，藉助於外置天線傳輸到已方各無人車擴頻傳輸模塊，並進一步傳輸給無人車控制模塊，進行系統初始化；在各無人車都完成系統初始化後，在上位機的無人車對抗實驗控制軟體界面上點擊「開始對抗」按鈕，將開始對抗指令通過USB連接線的接口傳輸給主站控制模塊，主站控制模塊控制主站擴頻傳輸模塊，藉助於外置天線傳輸到已方各無人車擴頻傳輸模塊，並進一步傳輸給無人車控制模塊，控制無人車的行進、打擊、判決和語音報警；根據無人車對抗教學的要求，可以選擇無人車，然後點擊「數據回傳」按鈕，將數據回傳指令發送到該無人車，將該無人車檢測到的到達障礙物距離、檢測目標、無人車運動速度、生命值等信息反饋到中心控制主站進行對抗狀態顯示；最後，在上位機的無人車對抗實驗控制軟體上點擊「退出對抗」按鈕，將退出對抗信息發送給已方所有無人車，無人車將會結束對抗，停止行進、檢測、打擊、判決和語音報警。對抗結束後，通過上位機的無人車對抗實驗控制軟體可以進行對抗實驗結果的存儲和報表列印，保存的結果可用於將來的實驗回放。3、無人車對抗實驗控制軟體虛擬儀器LabWindows是一個完全的ANSIC開發環境,主要用於儀器控制、自動檢測、數據處理等領域。它以ANSIC為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與用於數據採集、分析和顯示的測控專業工具有機結合起來，具有交互性強、功能面板豐富、函數庫齊全、易升級等特點。基於虛擬儀器技術的無人車對抗教學實驗系統的優勢體現在上位機的無人車對抗實驗控制軟體設計上，它採用LabWindows虛擬儀器軟體開發平臺，主要完成以下功能，如圖7所示。(I)參數設置主要實現對無人車編號、無人車速度、傳輸接口、傳輸速率、編碼長度等參數的選擇和配置；(2)指令控制主要實現對無人車的初始化、開始對抗、數據回傳、退出對抗等指令功能；(3)對抗狀態顯示主要是將各無人車反饋的到達障礙物距離、檢測目標、無人車運動速度、生命值等信息進行實時顯示；(4)文件管理主要完成無人車對抗教學實驗中的實驗結果存儲、實驗結果回放和報表列印等功能。·
權利要求
1.一種無人車對抗教學實驗系統，由紅、藍雙方無人車群組成，每方無人車群包括至少兩輛無人車、中心控制主站和無人車對抗實驗控制軟體，其特徵在於 所述的無人車包括車體、車載攝像頭、超聲波測距傳感器、數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊、語音報警模塊與無人車電源模塊；其中 (1)所述的車載攝像頭主要獲取無人車周圍的環境圖像信息，並將其傳輸至數位訊號處理模塊； (2)所述的超聲波測距傳感器在獲取無人車四周到障礙物及其它無人車之間的距離信息後，並將其距離信息傳輸至數位訊號處理模塊； (3)所述的數位訊號處理模塊在接收車載攝像頭傳輸的環境圖像信息和超聲波測距傳感器傳輸的距離信息後，通過內置的目標識別處理算法完成目標的識別，並將到達障礙物距離、檢測目標等信息傳輸至無人車控制模塊； (4)所述的驅動模塊與無人車控制模塊相連，根據無人車控制模塊所提供的控制命令控制無人車的前進/後退、左轉/右轉和炮臺旋轉，同時，將無人車運動速度反饋至無人車控制模塊； (5)所述的無人車控制模塊，依據數位訊號處理模塊給出的目標識別信息及紅外接收模塊提供的被打擊信息，利用現場可編程門陣列實現對驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊和語音報警模塊的控制；如果數位訊號處理模塊提供的數據顯示在打擊範圍內沒有目標或判斷為已方目標時，無人車控制模塊將作用於驅動模塊，採取行進或繞行的處理方式；如果數位訊號處理模塊提供的數據顯示是敵方目標，無人車控制模塊將作用於紅外收發模塊進行紅外打擊，並進一步作用於語音報警模塊進行打擊語音提示；如果無人車在行進過程中被對方無人車擊中，紅外收發模塊會將擊中信息傳輸給無人車控制模塊，無人車控制模塊將首先作用於語音報警模塊進行擊中語音提示，其次再作用於對抗判決模塊減少生命值一次； (6)所述的無人車擴頻傳輸模塊，安裝內置天線，將中心控制主站發送的控制指令傳輸到無人車控制模塊，以及在無人車控制模塊的控制下，將檢測到的距離、目標及自身生命值等信息回傳至中心控制主站的主站擴頻傳輸模塊； (7)所述的紅外收發模塊，在無人車控制模塊的作用下完成紅外打擊，並在受到敵方無人車紅外打擊後，將擊中信息發送給無人車控制模塊； (8)所述的對抗判決模塊，在被紅外擊中後，通過無人車控制模塊的作用，將生命指示燈滅掉一盞，直到全部指示燈滅掉； (9)所述的語音報警模塊，在無人車電源模塊上電、無人車接收到中心控制主站傳輸的初始化命令、數位訊號處理模塊判斷為敵方目標或紅外收發模塊傳輸了擊中信息四種情況下，在無人車控制模塊的作用下，分別進行致詞、準備就緒、打擊、被擊中及退出對抗的語音提示； (10)所述的無人車電源模塊為數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊及語音報警模塊供電； 所述的中心控制主站包括上位機、主站控制模塊、主站擴頻傳輸模塊、外置天線和主站電源模塊，車載攝像頭和超聲波測距傳感器固定在無人車車體四周；數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車控制模塊、無人車擴頻傳輸模塊、語音報警模塊和無人車電源模塊安裝在無人車車體內部；紅外收發模塊和對抗判決模塊安裝在無人車車體頂部；所述的車載攝像頭和超聲波測距傳感器與數位訊號處理模塊連接；所述的無人車控制模塊與數位訊號處理模塊、驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外收發模塊、對抗判決模塊、語音報警模塊以及無人車電源模塊通過排線連接；所述的上位機與主站控制模塊通過USB連接線連接；主站擴頻傳輸模塊與主站控制模塊通過排線連接，同時接外置天線；主站電源模塊與主站控制模塊和主站擴頻傳輸模塊連接； 所述的無人車對抗實驗控制軟體安裝在上位機上，主要完成參數設置、指令控制、對抗狀態顯示和文件管理等功能；車載攝像頭和超聲波測距傳感器採集獲得的圖像和距離信息通過數位訊號處理模塊進行目標識別處理後傳輸至無人車控制模塊，無人車擴頻傳輸模塊接收中心控制主站的控制指令後，將其傳輸給無人車控制模塊，無人車控制模塊根據指令控制相應的無人車模塊進行工作，實現無人車的驅動、目標識別、紅外收發、對抗判決、語音報警和數據回傳等功能。
2.根據權利要求I所述的一種無人車對抗教學實驗系統，其特徵在於所述的無人車同時採用至少兩個車載攝像頭和超聲波測距傳感器完成周圍環境信息的獲取和到達目標距離測量，並利用數位訊號處理模塊進行多傳感器信息的融合處理。
3.根據權利要求I所述的一種無人車對抗教學實驗系統，其特徵在於所述的無人車控制模塊利用現場可編程門陣列技術實現對驅動模塊、無人車擴頻傳輸模塊、紅外打擊模塊、對抗判決模塊和語音報警模塊等功能模塊的控制。
4.根據權利要求I所述的一種無人車對抗教學實驗系統，其特徵在於所述的無人車與中心控制主站採用擴頻傳輸體制，利用偽隨機序列對輸入的待傳輸信號進行擴頻編碼，無人車擴頻傳輸模塊採用內置天線，中心控制主站採用外置天線。
全文摘要
本發明公開了一種針對高校創新實驗平臺建設的無人車對抗教學實驗系統，系統由紅藍雙方無人車群組成，每方無人車群包括至少兩輛可自主移動的作戰無人車、中心控制主站和無人車對抗實驗控制軟體，作戰無人車採集周圍環境、物體的圖像和距離信息，進行目標識別處理後發出控制指令實現無人車驅動、目標識別、紅外收發、對抗判決、語音報警和數據回傳等功能。本發明實現了基於模塊化的無人車驅動控制、超聲測距、圖像實時處理、擴頻通信、紅外收發、語音報警和信息對抗的多功能實驗功能，系統提高了對抗平臺的智能化水平，提升了實驗的創新性，從而提高了學生對控制、通信、光電、電子和信息的綜合實驗水平和學科交叉能力。
文檔編號G09B23/18GK102789730SQ201210267139
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者姚金傑, 張佩宇, 牛晉川, 王召巴, 王黎明, 蘇新彥, 韓焱 申請人:中北大學