基于信息交互技術(shù)的遙控車(chē)極地條件信號(hào)處理研究

黃鵬飛++姜濤

摘 要：基于臨場(chǎng)感知和信息交互技術(shù)的遠(yuǎn)程代駕汽車(chē)具有環(huán)境感知、信息高速傳輸、接受控制臺(tái)命令、執(zhí)行動(dòng)作等功能。相較于當(dāng)前大部分存在的視覺(jué)閉環(huán)系統(tǒng)，增加了實(shí)現(xiàn)反饋力或反饋扭矩的加載，現(xiàn)實(shí)感和操作快感增強(qiáng)。不規(guī)則環(huán)境因素及干擾因素影響下實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的遠(yuǎn)程精準(zhǔn)操控。由于現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件以及不可抗力因素或者視覺(jué)誤差，未知極限條件下導(dǎo)致反饋的力等信息不跟隨預(yù)定設(shè)定線(xiàn)性變化，會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程控制設(shè)備、遠(yuǎn)端操作人員、信息傳輸通道造成不必要的破壞。實(shí)地路面汽車(chē)極限條件遭遇險(xiǎn)情情況下，汽車(chē)零點(diǎn)幾秒的反映時(shí)間做出中斷向遠(yuǎn)端設(shè)備的信號(hào)傳輸，防止對(duì)人員和設(shè)備的傷害變得尤為重要。鑒于此，本文針對(duì)難以控制和難以預(yù)知的極限條件信號(hào)傳輸做了中斷處理，以保證操作員既能接收到極地信息又不會(huì)受到系統(tǒng)反噬傷害，并保證系統(tǒng)信道安全。

關(guān)鍵詞：信號(hào)中斷 信息傳輸 未知極限條件

中圖分類(lèi)號(hào)：TN912.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）08（c）-0037-02

1 易發(fā)生突發(fā)事故的行駛狀況

基于臨場(chǎng)感知和信息交互技術(shù)的遠(yuǎn)程代駕汽車(chē)控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)了路面狀況、行駛參數(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行行程、控制臺(tái)的指令、操作員意識(shí)等多重信息的交流糅合，系統(tǒng)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，系統(tǒng)如此龐大，信息紛繁復(fù)雜，在盡量做到每一個(gè)環(huán)節(jié)都不出錯(cuò)的情況下，亦需要考慮到在極易出錯(cuò)的地方做好準(zhǔn)備，未雨綢繆。

基于Internet通信方式的遙操作機(jī)器系統(tǒng)由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的局限性，其信號(hào)傳輸時(shí)延不僅大而且時(shí)延大小呈隨機(jī)性、不確定性，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)丟失的不良情形，嚴(yán)重影響了交互式遙操作機(jī)器系統(tǒng)的工作性能，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的工作不穩(wěn)定。

設(shè)危險(xiǎn)出現(xiàn)到撞擊到汽車(chē)的時(shí)間Ta，車(chē)輛視覺(jué)力覺(jué)傳感器發(fā)現(xiàn)緊急情況信息并發(fā)送至遠(yuǎn)程控制端的時(shí)間為T(mén)s，操作人員做出反應(yīng)的時(shí)間為T(mén)m，將控制指令返回到汽車(chē)上的時(shí)間Tn。

Ta≥Ts+Tm+Tn （1）

遠(yuǎn)端人員還沒(méi)有來(lái)得及做出任何反應(yīng)或者執(zhí)行命令還沒(méi)有發(fā)送到位障礙物就已經(jīng)撞上車(chē)了。此時(shí)的車(chē)輛撞擊力信息、車(chē)輛變化信息勢(shì)必會(huì)發(fā)送至控制端，造成控制臺(tái)、操作人員的傷害。

Ta

則汽車(chē)安全，在人為控制下，不會(huì)有安全事故發(fā)生。

2 極地條件信號(hào)的中斷處理

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部或者外部運(yùn)行狀態(tài)變化引起中斷源響應(yīng)發(fā)出中斷信號(hào)時(shí)，中斷源發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)被CPU檢測(cè)到之后，如果單片機(jī)的中斷控制系統(tǒng)允許響應(yīng)中斷，則CPU會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移，執(zhí)行一個(gè)固定的程序空間地址中的指令。當(dāng)執(zhí)行完一個(gè)中斷指令地址的程序時(shí)，程序會(huì)轉(zhuǎn)到中斷之前的地址繼續(xù)執(zhí)行主程序。如果中斷控制系統(tǒng)不允許響應(yīng)中斷，則CPU不自動(dòng)轉(zhuǎn)移，仍留在原來(lái)位置，繼續(xù)當(dāng)前的程序。系統(tǒng)信號(hào)流通方框圖如圖1所示。

此處添加的信號(hào)中斷處理系統(tǒng)必須滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件。

（1）信號(hào)中斷的位置。這個(gè)位置既能滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)緊急情況下的信號(hào)中斷，又不能影響系統(tǒng)正常狀態(tài)下的運(yùn)行。

（2）由于緊急情況發(fā)生的原因之一是系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延，故要求加上這個(gè)中斷條件后，不能增加系統(tǒng)的傳輸時(shí)延。

（3）不能影響系統(tǒng)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。不能因?yàn)樵黾舆@一部分后，導(dǎo)致系統(tǒng)信號(hào)失真，導(dǎo)致其他不可預(yù)知的系統(tǒng)功能障礙。

根據(jù)上述條件，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)是模擬駕駛?cè)税惭b在汽車(chē)上的，當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞、翻車(chē)時(shí)，需要采集汽車(chē)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用力反饋給系統(tǒng)，以方便控制臺(tái)獲取信息，操控機(jī)器。中斷信號(hào)的處理位置安置在G（n）和G（m）之間的H（n）位置取代原來(lái)系統(tǒng)中的單位反饋，變成需要經(jīng)過(guò)一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)算的反饋。

信號(hào)中斷處理系統(tǒng)的處理信號(hào)的程序流程圖如圖2所示。

根據(jù)前一時(shí)刻的運(yùn)行信息生成一新的運(yùn)行信息的目的是防止此時(shí)系統(tǒng)收不到任何信息導(dǎo)致操作員手足無(wú)措而出錯(cuò)。保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后的信息需要在它的信息前面添加一個(gè)提醒型號(hào)，提醒系統(tǒng)和操作員這不是原始信息，而是經(jīng)過(guò)處理過(guò)了的安全信息。操作員可以根據(jù)這個(gè)信息分析出系統(tǒng)發(fā)生的緊急狀況和機(jī)構(gòu)此時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)及受損毀程度。

3 結(jié)語(yǔ)

極地條件中斷信號(hào)處理應(yīng)用于基于臨場(chǎng)感知和信息交互技術(shù)的系統(tǒng)出現(xiàn)不可預(yù)知的環(huán)境安全事故。主要是為了保護(hù)操作人員和系統(tǒng)以及傳輸線(xiàn)路?；谛畔⒔换ゼ夹g(shù)的遠(yuǎn)程代駕汽車(chē)極地條件信號(hào)中斷處理模型研究只針對(duì)具有臨場(chǎng)感知和信息交互技術(shù)的遠(yuǎn)程控制汽車(chē)特定模型。為了完全再現(xiàn)終端汽車(chē)的行駛狀況，控制端的信息反饋?zhàn)龅奖M量逼真實(shí)際，當(dāng)路面汽車(chē)碰撞、傾斜、仰翻時(shí)，如果車(chē)?yán)锩娴牟皇菆?zhí)行機(jī)構(gòu)而是生物人，這種情況發(fā)生后人體不可避免地會(huì)受到傷害，這種大功率的信息傳輸也會(huì)超過(guò)信道的承受極限從而造成線(xiàn)路的損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。這一部分大功率非正常信號(hào)是不希望出現(xiàn)的，系統(tǒng)要求不用傳輸。通過(guò)信號(hào)中斷處理，在發(fā)生路面汽車(chē)碰撞、傾斜、仰翻時(shí)，保證了系統(tǒng)能接收到經(jīng)過(guò)處理后的能反應(yīng)場(chǎng)景情形但不完全再現(xiàn)場(chǎng)景的信息。保護(hù)信息傳輸通道和控制臺(tái)操作人員的安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉威.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的力覺(jué)臨場(chǎng)感遙操作研究[D].東南大學(xué)，2006.

[2] 夏道華.基于駕駛員特性的汽車(chē)防撞安全距離模型研究[D].遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.

[3] 彭亮.汽車(chē)安全技術(shù)的智能化發(fā)展[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（7）：13.

[4] 陳澤茂.基于全景視覺(jué)的汽車(chē)安全駕駛輔助系統(tǒng)的平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2014.

[5] 王凱.汽車(chē)安全自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)主動(dòng)避撞設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2010.

[6] 何智威.基于力覺(jué)臨場(chǎng)感的遙操作技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2007.