[发明专利]一种自组网智能小车实验数据采集平台

说明书

本发明提出一种自组网智能小车实验数据采集平台，包括：协调器、3个UWB基站和N个模型车，每个模型车均配备车载移动通信系统。协调器实现车载移动通信系统的自组网；车载移动通信系统用于采集模型车的航向角、横摆角速度、航向加速度、侧向加速度、直流无刷电机的输入电流和输入电压、车速、坐标等信息，并存储生成采集日志，为后续实验提供真实的数据支持，本发明可广泛运用于科研教学实验的数据采集和模拟演示。

技术领域

本发明涉及实验数据采集领域，尤其是一种自组网智能小车实验数据采集平台。

背景技术

在控制、模式识别、机电一体化、物联网和车辆工程等专业和学科的实验教学中，每个专业和课程都有独立的实验平台。其设备和内容相互独立、毫无关联，学生学习掌握周期长，遇到新的平台又要重新学习，造成时间的浪费以及实验设备的冗余。如果能设计一种涉及以上多学科内容的通用试验平台，该平台综合多学科专业知识，这样既能节约实验设备成本，又能大大减少学生完成多学科实验的总时间。此外，在车辆工程和物联网领域，由于条件限制，很难收集实时的实验数据，通常采用软件仿真和系统分析。但是由于实际汽车动力学模型和物联网信息模型比较复杂，难以精确建立，因此大多数的软件仿真难以反映实际的运行情况，从而失去了仿真的意义。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种自组网智能小车实验数据采集平台，可快速采集控制、模式识别、机电一体化、物联网和车辆工程等专业和学科的实验过程中所需要的实时参数，且可灵活存储。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提供的技术方案为：

一种自组网智能小车实验数据采集平台，包括：协调器、3个UWB基站和N个模型车，每个模型车均配备车载移动通信系统；协调器和各车载移动通信系统构成无线自组网络，协调器通过网络接口监控各车载移动通信系统的运行状态，并上传至后台计算机；

车载移动通信系统包括：第一单片机、第二单片机、存储模块、雷达模块、超声波传感器、电压传感器、电流传感器、无线通信模块、UWB标签、无刷直流电机、电子调速器、陀螺仪、转向伺服电机、编码器以及DC-DC模块；其中，

DC-DC模块用于将外接电源电压转化为其他模块的电源电压；

超声波传感器安装在模型车车头，用于探测自身与前方模型车的距离，并发送给第二单片机；

雷达模块为两个，两个雷达模块分别安装在模型车两侧，分别用于探测模型车对应侧障碍物距离模型车的距离，并将探测数据发送给第二单片机；

陀螺仪用于模型车的采集航向角、横摆角速度、航向加速度、侧向加速度，并将采集数据发送给第二单片机；

电压传感器、电流传感器分别用于采集直流无刷电机的输入电流和输入电压，并将采集数据发送给第二单片机；

UWB标签与设置在路边的3个UWB基站进行实时通信，获取自身坐标数据，并将坐标数据发送给第二单片机；

第一单片机通过编码器采集转向伺服电机的转速，并根据转速计算出模型车的车速后将车速发送给第二单片机；

第二单片机对采集到的数据进行以下处理：

将采集到的所有数据组成数据帧，并以SPI总线的方式写入存储模块内进行记录；

通过无线通信模块与无线自组网络内的其他模型车交互本车的参数信息，所述参数信息包括：航向角、横摆角速度、航向加速度、侧向加速度、直流无刷电机的输入电流和输入电压、车速、坐标；

同时，第二单片机生成直流无刷电机PWM波脉宽信号发送给电子调速器，电子调速器根据直流无刷电机PWM波脉宽信号调整输出给直流无刷电机的电流，实现直流无刷电机转速调节；