本技術(shù)涉及兩棲車轉(zhuǎn)向的，具體涉及一種水陸兩棲車輛一體化轉(zhuǎn)向控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、水陸兩棲車是一種能夠在陸地和水上行駛的多用途交通工具，結(jié)合了汽車和船只的特點。其設(shè)計通常包括防水車身、可收放的車輪，以及水上推進裝置。這種車輛廣泛應(yīng)用于軍事、救援、旅游和探險領(lǐng)域，能夠在復雜的地形和環(huán)境中提供高效的運輸和救援能力。其主要優(yōu)勢在于適應(yīng)性強，無需換乘即可實現(xiàn)水陸無縫切換，滿足多樣化任務(wù)需求。

2、現(xiàn)有水陸兩棲車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常采用固定的轉(zhuǎn)向策略，未能根據(jù)車輛所處的水上或陸地的工作環(huán)境進行優(yōu)化調(diào)整。這種設(shè)計導致在不同環(huán)境中轉(zhuǎn)向性能無法充分發(fā)揮，限制了車輛的適應(yīng)能力和操作效率，尤其在需要快速響應(yīng)的復雜環(huán)境中表現(xiàn)尤為明顯。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種水陸兩棲車輛一體化轉(zhuǎn)向控制方法及裝置，能夠根據(jù)車輛所處的工作環(huán)境進行轉(zhuǎn)向策略調(diào)整。

2、在本技術(shù)的第一方面提供了一種水陸兩棲車輛一體化轉(zhuǎn)向控制方法，所述方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整車控制器，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括方向盤、方向管柱、陸地轉(zhuǎn)向器以及水上轉(zhuǎn)向器，其中，所述方向管柱上安裝有角度傳感器，所述整車控制器與所述角度傳感器、所述陸地轉(zhuǎn)向器以及所述水上轉(zhuǎn)向器連接；

3、所述方法包括：

4、獲取所述角度傳感器發(fā)送的轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)為所述角度傳感器測量所述方向盤的轉(zhuǎn)向角度；

5、確定所述水陸兩棲車的工作模式，所述工作模式包括陸地模式和水上模式；

6、若確定所述工作模式為所述陸地模式，則基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述陸地轉(zhuǎn)向器的電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)，并根據(jù)所述電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)發(fā)送第一控制信號所述陸地轉(zhuǎn)向器；

7、若確定所述工作模式為所述水上模式，則基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述水上轉(zhuǎn)向器的電推桿行程，并根據(jù)所述電推桿行程發(fā)送第二控制信號至所述水上轉(zhuǎn)向器。

8、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括輪速傳感器以及車速傳感器，所述整車控制器與所述輪速傳感器以及所述車速傳感器連接；

9、所述工作模式還包括水陸混合模式，在所述確定所述水陸兩棲車的工作模式之后，所述方法還包括：

10、若確定所述工作模式為所述水陸混合模式，則通過所述輪速傳感器獲取所述水陸兩棲車的車輪實際轉(zhuǎn)速，并通過所述車速傳感器獲取所述水陸兩棲車的實際行駛速度；

11、根據(jù)所述實際行駛速度以及所述水陸兩棲車的車輪滾動半徑，計算所述水陸兩棲車的車輪理論轉(zhuǎn)速，所述理論轉(zhuǎn)速為所述水陸兩棲車處于打滑狀態(tài)下的車輪臨界轉(zhuǎn)速；

12、判斷所述車輪實際轉(zhuǎn)速與所述車輪理論轉(zhuǎn)速的大小關(guān)系；

13、若確定所述車輪實際轉(zhuǎn)速大于所述車輪理論轉(zhuǎn)速，則發(fā)送所述第二控制信號至所述水上轉(zhuǎn)向器，若確定所述車輪實際轉(zhuǎn)速小于或等于所述車輪理論轉(zhuǎn)速，則發(fā)送所述第一控制信號至所述陸地轉(zhuǎn)向器。

14、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)向阻尼裝置，所述整車控制器與所述轉(zhuǎn)向阻尼裝置連接；

15、在所述根據(jù)所述電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)發(fā)送第一控制信號所述陸地轉(zhuǎn)向器之后，所述方法還包括：

16、采用mamdani的模糊推理，建立梯形隸屬函數(shù)，根據(jù)所述實際行駛速度輸出模糊集合，所述梯形隸屬函數(shù)表示如下：

17、

18、其中，fi(x)為每個所述模糊集合的隸屬函數(shù)的值，ai,bi,ci,di為預(yù)定義的所述模糊集合的梯形邊界值；

19、對所述模糊集合進行去模糊化，計算得到輸出值，具體通過如下公式計算：

20、

21、其中，y為所述輸出值，αi為每條模糊規(guī)則的激活強度，fi(x)為每個所述模糊集合的隸屬函數(shù)的值，[ai,di]為fi(x)的定義域；

22、根據(jù)所述輸出值確定所述水陸兩棲車的駕駛員感受的轉(zhuǎn)向力值；

23、將所述轉(zhuǎn)向力值確定所述轉(zhuǎn)向阻尼裝置的阻尼電機的輸出扭矩，并根據(jù)所述輸出扭矩發(fā)送第三控制信號至所述轉(zhuǎn)向阻尼裝置。

24、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述陸地轉(zhuǎn)向器的電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)，具體包括：

25、基于所述實際行駛速度確定動態(tài)調(diào)整因子；

26、根據(jù)所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)以及所述動態(tài)調(diào)整因子，利用線性關(guān)系計算所述陸地轉(zhuǎn)向器的電機的目標轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

27、通過旋轉(zhuǎn)編碼器獲取實時監(jiān)測的電機的實際轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

28、根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)動圈數(shù)和所述實際轉(zhuǎn)動圈數(shù)計算圈數(shù)差值，得到所述電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

29、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述水上轉(zhuǎn)向器的電推桿行程，具體包括：

30、根據(jù)所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)，利用非線性關(guān)系計算所述水上轉(zhuǎn)向器的電推桿的目標行程；

31、通過線性位移傳感器獲取所述電推桿的實際行程；

32、根據(jù)所述實際行程和所述目標行程，計算行程差值，得到所述電推桿行程。

33、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括多個接地壓力傳感器，所述整車控制器與多個所述接地壓力傳感器連接；

34、所述確定所述水陸兩棲車的工作模式，具體包括：

35、獲取各個所述接地壓力傳感器測量的實際接地壓力，所述實際接地壓力為所述水陸兩棲車行駛過程中，車輪與地面接觸時的法向反作用力；

36、判斷多個所述實際接地壓力是否均大于第一閾值，其中，所述第一閾值為預(yù)設(shè)的介于零壓力與全壓力之間的壓力值，所述全壓力為所述水陸兩棲車處于地面時單個車輪的接地壓力；

37、若確定多個所述實際接地壓力均大于所述第一閾值，則確定所述工作模式為所述陸地模式；

38、若確定多個所述實際接地壓力中存在實際接地壓力小于或等于所述第一閾值，則判斷多個所述實際接地壓力是否均小于第二閾值，其中，所述第二閾值為所述水陸兩棲車的多個車輪均未與地面接觸情況下，單個車輪的接地壓力；

39、若確定多個所述實際接地壓力均小于所述第二閾值，則確定所述工作模式為所述水上模式；

40、若確定多個所述實際接地壓力中存在數(shù)值小于或等于所述第一閾值的中間接地壓力，且所述中間接地壓力的數(shù)值大于或等于所述第二閾值，則確定所述工作模式為水陸混合模式。

41、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，在所述判斷多個所述實際接地壓力是否均大于第一閾值之前，所述方法還包括：

42、在所述水陸兩棲車處于陸地靜止狀態(tài)下，獲取各個接地壓力傳感器測量的接地壓力，得到所述全壓力；

43、根據(jù)多個所述全壓力計算均值，得到平均壓力；

44、根據(jù)預(yù)設(shè)的中間壓力系數(shù)與所述平均壓力的乘積，得到所述第一閾值。

45、在本技術(shù)的第二方面提供了一種水陸兩棲車輛一體化轉(zhuǎn)向控制裝置，所述裝置為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整車控制器，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括方向盤、方向管柱、陸地轉(zhuǎn)向器以及水上轉(zhuǎn)向器，其中，所述方向管柱上安裝有角度傳感器，所述整車控制器與所述角度傳感器、所述陸地轉(zhuǎn)向器以及所述水上轉(zhuǎn)向器連接；

46、所述裝置包括獲取模塊、處理模塊以及控制模塊，其中：

47、所述獲取模塊，用于獲取所述角度傳感器發(fā)送的轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)為所述角度傳感器測量所述方向盤的轉(zhuǎn)向角度；

48、所述處理模塊，用于確定所述水陸兩棲車的工作模式，所述工作模式包括陸地模式和水上模式；

49、所述控制模塊，用于若確定所述工作模式為所述陸地模式，則基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述陸地轉(zhuǎn)向器的電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)，并根據(jù)所述電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)發(fā)送第一控制信號所述陸地轉(zhuǎn)向器；

50、所述控制模塊，用于若確定所述工作模式為所述水上模式，則基于所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)確定所述水上轉(zhuǎn)向器的電推桿行程，并根據(jù)所述電推桿行程發(fā)送第二控制信號至所述水上轉(zhuǎn)向器。

51、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述獲取模塊，用于若確定所述工作模式為所述水陸混合模式，則通過所述輪速傳感器獲取所述水陸兩棲車的車輪實際轉(zhuǎn)速，并通過所述車速傳感器獲取所述水陸兩棲車的實際行駛速度；

52、所述處理模塊，用于根據(jù)所述實際行駛速度以及所述水陸兩棲車的車輪滾動半徑，計算所述水陸兩棲車的車輪理論轉(zhuǎn)速，所述理論轉(zhuǎn)速為所述水陸兩棲車處于打滑狀態(tài)下的車輪臨界轉(zhuǎn)速；

53、所述處理模塊，用于判斷所述車輪實際轉(zhuǎn)速與所述車輪理論轉(zhuǎn)速的大小關(guān)系；

54、所述控制模塊，用于若確定所述車輪實際轉(zhuǎn)速大于所述車輪理論轉(zhuǎn)速，則發(fā)送所述第二控制信號至所述水上轉(zhuǎn)向器，若確定所述車輪實際轉(zhuǎn)速小于或等于所述車輪理論轉(zhuǎn)速，則發(fā)送所述第一控制信號至所述陸地轉(zhuǎn)向器。

55、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述處理模塊，用于采用mamdani的模糊推理，建立梯形隸屬函數(shù)，根據(jù)所述實際行駛速度輸出模糊集合，所述梯形隸屬函數(shù)表示如下：

56、

57、其中，fi(x)為每個所述模糊集合的隸屬函數(shù)的值，ai,bi,ci,di為預(yù)定義的所述模糊集合的梯形邊界值；

58、所述處理模塊，用于對所述模糊集合進行去模糊化，計算得到輸出值，具體通過如下公式計算：

59、

60、其中，y為所述輸出值，αi為每條模糊規(guī)則的激活強度，fi(x)為每個所述模糊集合的隸屬函數(shù)的值，[ai,di]為fi(x)的定義域；

61、所述處理模塊，用于根據(jù)所述輸出值確定所述水陸兩棲車的駕駛員感受的轉(zhuǎn)向力值；

62、所述控制模塊，用于將所述轉(zhuǎn)向力值確定所述轉(zhuǎn)向阻尼裝置的阻尼電機的輸出扭矩，并根據(jù)所述輸出扭矩發(fā)送第三控制信號至所述轉(zhuǎn)向阻尼裝置。

63、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述處理模塊，用于基于所述實際行駛速度確定動態(tài)調(diào)整因子；

64、所述處理模塊，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)以及所述動態(tài)調(diào)整因子，利用線性關(guān)系計算所述陸地轉(zhuǎn)向器的電機的目標轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

65、所述獲取模塊，用于通過旋轉(zhuǎn)編碼器獲取實時監(jiān)測的電機的實際轉(zhuǎn)動圈數(shù)；

66、所述處理模塊，用于根據(jù)所述目標轉(zhuǎn)動圈數(shù)和所述實際轉(zhuǎn)動圈數(shù)計算圈數(shù)差值，得到所述電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

67、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述處理模塊，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)，利用非線性關(guān)系計算所述水上轉(zhuǎn)向器的電推桿的目標行程；

68、所述處理模塊，用于通過線性位移傳感器獲取所述電推桿的實際行程；

69、所述處理模塊，用于根據(jù)所述實際行程和所述目標行程，計算行程差值，得到所述電推桿行程。

70、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述獲取模塊，用于獲取各個所述接地壓力傳感器測量的實際接地壓力，所述實際接地壓力為所述水陸兩棲車行駛過程中，車輪與地面接觸時的法向反作用力；

71、所述處理模塊，用于判斷多個所述實際接地壓力是否均大于第一閾值，其中，所述第一閾值為預(yù)設(shè)的介于零壓力與全壓力之間的壓力值，所述全壓力為所述水陸兩棲車處于地面時單個車輪的接地壓力；

72、所述處理模塊，用于若確定多個所述實際接地壓力均大于所述第一閾值，則確定所述工作模式為所述陸地模式；

73、所述處理模塊，用于若確定多個所述實際接地壓力中存在實際接地壓力小于或等于所述第一閾值，則判斷多個所述實際接地壓力是否均小于第二閾值，其中，所述第二閾值為所述水陸兩棲車的多個車輪均未與地面接觸情況下，單個車輪的接地壓力；

74、所述處理模塊，用于若確定多個所述實際接地壓力均小于所述第二閾值，則確定所述工作模式為所述水上模式；

75、所述處理模塊，用于若確定多個所述實際接地壓力中存在數(shù)值小于或等于所述第一閾值的中間接地壓力，且所述中間接地壓力的數(shù)值大于或等于所述第二閾值，則確定所述工作模式為水陸混合模式。

76、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述獲取模塊，用于在所述水陸兩棲車處于陸地靜止狀態(tài)下，獲取各個接地壓力傳感器測量的接地壓力，得到所述全壓力；

77、所述處理模塊，用于根據(jù)多個所述全壓力計算均值，得到平均壓力；

78、所述處理模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的中間壓力系數(shù)與所述平均壓力的乘積，得到所述第一閾值。

79、在本技術(shù)的第三方面提供了一種電子設(shè)備，包括處理器、存儲器、用戶接口以及網(wǎng)絡(luò)接口，所述存儲器用于存儲指令，所述用戶接口和所述網(wǎng)絡(luò)接口均用于與其他設(shè)備通信，所述處理器用于執(zhí)行所述存儲器中存儲的指令，以使所述電子設(shè)備執(zhí)行如上述任意一項所述的方法。

80、在本技術(shù)的第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有指令，當所述指令被執(zhí)行時，執(zhí)行如上述任意一項所述的方法。

81、綜上所述，本技術(shù)實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

82、1.本技術(shù)通過實時獲取方向盤的轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)，并結(jié)合車輛所處的工作模式來動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向策略。在陸地模式下，系統(tǒng)依據(jù)轉(zhuǎn)向角度計算電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)并調(diào)整陸地轉(zhuǎn)向器，而在水上模式下，則根據(jù)轉(zhuǎn)向角度計算電推桿行程并調(diào)整水上轉(zhuǎn)向器。通過這種基于工作模式的轉(zhuǎn)向策略調(diào)整，確保了車輛在不同環(huán)境下的轉(zhuǎn)向響應(yīng)更為精確和高效，優(yōu)化了車輛在水陸兩種工況下的操控性能。

83、2.通過結(jié)合輪速傳感器和車速傳感器的數(shù)據(jù)，能夠準確判斷水陸兩棲車在水陸混合模式下的運動狀態(tài)，并根據(jù)車輪的實際轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)速的關(guān)系智能切換轉(zhuǎn)向控制模式。當車輪實際轉(zhuǎn)速大于理論轉(zhuǎn)速時，自動調(diào)整為水上轉(zhuǎn)向模式，確保水上轉(zhuǎn)向器發(fā)揮作用；當車輪轉(zhuǎn)速處于正常附著狀態(tài)時，則使用陸地轉(zhuǎn)向器進行轉(zhuǎn)向控制。這種基于實時轉(zhuǎn)速判斷的動態(tài)轉(zhuǎn)向策略，優(yōu)化了車輛在混合模式下的操控性能，提高了轉(zhuǎn)向的精度與響應(yīng)速度。

84、3.通過采用mamdani模糊推理模型和梯形隸屬函數(shù)，根據(jù)實際行駛速度動態(tài)調(diào)整水陸兩棲車的轉(zhuǎn)向力。通過模糊推理計算輸出值，再根據(jù)該值確定駕駛員感知的轉(zhuǎn)向力，從而精確控制轉(zhuǎn)向阻尼裝置的電機輸出扭矩。能夠優(yōu)化駕駛員的轉(zhuǎn)向反饋，提高車輛在不同工況下的操控舒適性和穩(wěn)定性，尤其在不同速度條件下，能夠智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向阻尼，確保駕駛體驗的一致性和舒適性。

85、4.實時監(jiān)測多個接地壓力傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)定的壓力閾值，精確判斷水陸兩棲車的工作模式。根據(jù)不同的接地壓力值，能夠智能識別車輛處于陸地模式、水上模式或水陸混合模式，從而動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和驅(qū)動策略。