多车辆重力补偿方法、装置、电子设备存储介质及产品

本发明涉及重力仿真试验，特别涉及一种多车辆重力补偿方法、装置、电子设备存储介质及产品。

背景技术：

1、深空探测车地面试验需搭建低重力仿真平台，通过重力补偿机构抵消车体自重，模拟外星重力环境，多车协同仿真对补偿机构动态调节能力提出较高要求，力矩陀螺式移动补偿底盘得到广泛研究。

2、相关技术中，采用吊挂卸载机构或单车独立力矩补偿底盘，依据车辆初始整车重量结合预设重力比例一次性确定固定补偿参数；单车控制单元基于固定补偿参数换算力矩陀螺运行参数，输出恒定对地支撑力；多车试验工况下各车辆采用独立开环控制逻辑，车辆间无状态数据交互，单次完成补偿参数计算后不再重新采集车身工况信息。

3、然而，补偿参数无法随车辆实时工况自适应校正，对地作用力与目标补偿力存在误差，补偿精度低；缺少多车协同交互机制，各设备补偿力度难以同步匹配；无闭环迭代调节流程，路面、姿态变化后无法更新陀螺控制参数，仿真效果稳定性差。

技术实现思路

1、本发明提供一种多车辆重力补偿方法、装置、电子设备存储介质及产品，以解决相关技术补偿参数无法随车辆实时工况自适应校正、多车补偿力度难以协同匹配、无闭环迭代调节流程的问题，提升低重力仿真工况下重力补偿精度与仿真运行稳定性。

2、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提供一种多车辆重力补偿方法，每个车辆配置有支撑模块，其中，所述方法包括以下步骤：获取所述每个车辆的实时运行数据；确定所述每个车辆的补偿参数，并根据所述每个车辆的补偿参数和实时运行数据计算对应车辆的实时目标补偿力，并根据每个车辆的实时目标补偿力计算对应车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数；基于所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数，确定对应车辆的对地作用力，并根据每个车辆的对地作用力向对应车辆的支撑模块发出控制指令，以完成多个车辆的动态重力补偿。

3、进一步地，在一些实施例中，所述确定所述每个车辆的补偿参数，包括：获取每个车辆的当前重量；基于预设的目标重力比例，根据所述每个车辆的当前重量确定对应车辆的补偿参数。

4、进一步地，在一些实施例中，所述根据所述每个车辆的补偿参数和实时运行数据计算对应车辆的实时目标补偿力，包括：基于所述每个车辆的实时运行数据，确定对应车辆的姿态偏差、支撑力偏差、地面接触形变信息；根据所述每个车辆的姿态偏差、支撑力偏差、地面接触形变信息修正对应车辆的补偿参数得到每个车辆的修正后补偿参数；根据所述每个车辆的修正后补偿参数确定对应车辆的实时目标补偿力。

5、进一步地，在一些实施例中，所述根据每个车辆的实时目标补偿力计算对应车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数，包括：基于所述实时目标补偿力，根据预设的力矩陀螺机械传动模型，求解得到力矩陀螺的陀螺力矩；基于预设的陀螺动力学公式，根据所述陀螺力矩得到所述每个车辆的力矩陀螺对应的角动量参数；结合力矩陀螺转子固有转动惯量和所述角动量参数，得到所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速。

6、进一步地，在一些实施例中，所述基于所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数，确定对应车辆的对地作用力，并根据每个车辆的对地作用力向对应车辆的支撑模块发出控制指令，以完成多个车辆的动态重力补偿，包括：将所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数发送至对应车辆的底部支撑控制器；所述底部支撑控制器根据所述转速和所述角动量参数输出匹配实时目标补偿力的对地作用力，生成控制指令；根据所述控制指令对地面施加所述对地作用力，生成目标反向支撑力，通过所述目标反向支撑力进行多车动态重力补偿。

7、进一步地，在一些实施例中，在完成多个车辆的动态重力补偿之后，还包括：获取当前每个车辆的实时运行数据；根据所述当前每个车辆的实时运行数据，重新计算各车辆对应的实时目标补偿力、力矩陀螺对应的转速及角动量参数，得到更新后的实时目标补偿力、更新后的转速和更新后的角动量参数；

8、根据所述更新后的实时目标补偿力、所述更新后的转速和所述更新后的角动量参数，更新所述底部支撑控制器输出的对地作用力。

9、根据本发明实施例提供的多车辆重力补偿方法，采集各车辆的实时运行数据，确定各车辆补偿参数后结合实时运行数据计算实时目标补偿力，再依托实时目标补偿力求解力矩陀螺对应的转速与角动量参数，最后基于陀螺转速、角动量参数确定车辆对地作用力，并向支撑模块下发匹配的控制指令，以此实现多车辆动态重力补偿，解决了相关技术无法随车辆实时工况自适应校正、多车补偿力度难以协同匹配、无闭环迭代调节流程的问题，提升低重力仿真工况下重力补偿精度与仿真运行稳定性。

10、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提供一种多车辆重力补偿装置， 每个车辆配置有支撑模块，其中，所述装置包括：获取模块，用于获取所述每个车辆的实时运行数据；确定模块，用于确定所述每个车辆的补偿参数，并根据所述每个车辆的补偿参数和实时运行数据计算对应车辆的实时目标补偿力，并根据每个车辆的实时目标补偿力计算对应车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数；控制模块，用于基于所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数，确定对应车辆的对地作用力，并根据每个车辆的对地作用力向对应车辆的支撑模块发出控制指令，以完成多个车辆的动态重力补偿。

11、进一步地，在一些实施例中，所述确定模块，具体用于：获取每个车辆的当前重量；基于预设的目标重力比例，根据所述每个车辆的当前重量确定对应车辆的补偿参数。

12、进一步地，在一些实施例中，所述确定模块，还用于：基于所述每个车辆的实时运行数据，确定对应车辆的姿态偏差、支撑力偏差、地面接触形变信息；根据所述每个车辆的姿态偏差、支撑力偏差、地面接触形变信息修正对应车辆的补偿参数得到每个车辆的修正后补偿参数；根据所述每个车辆的修正后补偿参数确定对应车辆的实时目标补偿力。

13、进一步地，在一些实施例中，所述确定模块，还用于：基于所述实时目标补偿力，根据预设的力矩陀螺机械传动模型，求解得到力矩陀螺的陀螺力矩；基于预设的陀螺动力学公式，根据所述陀螺力矩得到所述每个车辆的力矩陀螺对应的角动量参数；结合力矩陀螺转子固有转动惯量和所述角动量参数，得到所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速。

14、进一步地，在一些实施例中，所述控制模块，具体用于：将所述每个车辆的力矩陀螺对应的转速和角动量参数发送至对应车辆的底部支撑控制器；所述底部支撑控制器根据所述转速和所述角动量参数输出匹配实时目标补偿力的对地作用力，生成控制指令；根据所述控制指令对地面施加所述对地作用力，生成目标反向支撑力，通过所述目标反向支撑力进行多车动态重力补偿。

15、进一步地，在一些实施例中，在完成多个车辆的动态重力补偿之后，所述控制模块，还用于：获取当前每个车辆的实时运行数据；根据所述当前每个车辆的实时运行数据，重新计算各车辆对应的实时目标补偿力、力矩陀螺对应的转速及角动量参数，得到更新后的实时目标补偿力、更新后的转速和更新后的角动量参数；根据所述更新后的实时目标补偿力、所述更新后的转速和所述更新后的角动量参数，更新所述底部支撑控制器输出的对地作用力。

16、根据本发明实施例提供的多车辆重力补偿装置，采集各车辆的实时运行数据，确定各车辆补偿参数后结合实时运行数据计算实时目标补偿力，再依托实时目标补偿力求解力矩陀螺对应的转速与角动量参数，最后基于陀螺转速、角动量参数确定车辆对地作用力，并向支撑模块下发匹配的控制指令，以此实现多车辆动态重力补偿，解决了相关技术无法随车辆实时工况自适应校正、多车补偿力度难以协同匹配、无闭环迭代调节流程的问题，提升低重力仿真工况下重力补偿精度与仿真运行稳定性。

17、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的多车辆重力补偿方法。

18、为达到上述目的，本发明第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的多车辆重力补偿方法。

19、本发明第五方面实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被执行，以用于实现如上述实施例所述的多车辆重力补偿方法。

20、由此，本发明具有以下有益效果：

21、（1）本发明通过在移动设备底部集成支撑模块及内部执行机构，使设备能够主动向地面施加作用力并获取反作用力，从而抵消部分重力，实现低重力环境模拟，摆脱了对外部悬挂、气垫平台等设施的依赖，使系统结构更加紧凑，部署灵活，适用于多种实验环境。

22、（2）本发明每台设备均配置独立支撑模块与控制单元，在同一空间内无需任何刚性连接或外部约束即可完成重力补偿，显著提升系统的空间利用率与任务灵活性，适用于编队探测、协同运输等复杂应用场景。

23、（3）本发明通过实时获取车辆姿态、受力状态及支撑接触情况，动态计算所需补偿力，并调节执行机构（如力矩陀螺）的工作参数，实现对支撑力的连续调控，能够在复杂地形条件下保持补偿稳定性与精度，提高系统在真实月壤环境模拟中的适用性与可靠性。