一种智能码头水平运输系统调度方法技术方案

一种智能码头水平运输系统调度方法，属于智能无人自主系统领域。为了解决由于智能码头无人集卡车辆较多导致计算量较大以及计算机硬件水平的限制难以满足控制精度要求的问题。具体方案如下：将整个任务时间分割为若干个控制周期，在每个控制周期起始阶段接收车辆运动状态信息反馈和控制指令的计算和下发，剩余时间内接收车辆运动状态信息反馈并对其余状态信息进行监测，若无人集卡路径偏离程度ε较大或车辆未来时刻可能发生碰撞，则根据控制律计算并下发控制指令，否则不进行控制指令的计算和下发。本发明专利技术可以在无人集卡较多导致计算量较大以及计算机硬件水平不能满足要求的情况下，减小计算量，同时实现对车辆的高精度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种智能码头水平运输系统调度方法
本专利技术属于智能无人自主系统领域，具体涉及一种基于时序控制和角度约束碰撞检测的智能码头水平运输系统调度方法。
技术介绍
智能码头是码头未来的发展方向，其中水平运输调度系统是其极其重要的组成部分。水平运输调度系统主要负责的内容可以分为无人集卡的任务分配、路径规划和路径控制三部分。无人集卡路径控制环节主要包括两部分：接收车辆状态信息反馈和无人集卡路径控制指令的计算与下发。其基本工作逻辑为：通过数据链将车辆位置Px,Py、速度Vx,Vy和姿态θ等运动状态信息反馈到调度系统之后，调度系统通过计算实际路径与规划路径之间的偏差ε，并预测车辆未来时刻发生碰撞的可能性，综合考虑上述两个因素并根据一定的控制律，计算并下发控制指令。将车辆状态信息反馈所耗时间记为tf，系统计算并下发控制指令所耗时间记为tc，则完整的接受车辆状态信息并下发控制指令的最短周期可以表示为Tcpmin＝tf+tc。若对车辆控制精度要求较高，理论上来讲则需要缩短控制指令下发周期Tcp，但实际中经常可能由于无人集卡较多导致计算量较大以及计算机硬件水平的限制等因素，导致控制指令最短下发周期Tcpmin是一个相对较大的量，即使令控制周期Tcp＝Tcpmin，也难以满足控制精度要求。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决由于无人集卡较多导致计算量较大以及计算机硬件水平的限制等因素导致的控制指令最短下发周期Tcpmin相对较大进而难以满足控制精度要求的问题，提出了一种基于时序控制和角度约束碰撞检测的智能码头水平运输系统调度方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于时序控制和角度约束碰撞检测的智能码头水平运输系统调度方法，包括以下步骤：步骤一：水平运输调度系统对任务进行分配，步骤二：水平运输调度系统规划出具体的车辆路径及到达各路径点的时刻；步骤三：以实际码头场景、车辆数量、无人集卡参数为约束条件，选择控制周期Tp，将整个任务时间分割为0～Tp,Tp～2Tp,2Tp～3Tp,…；每个控制周期，根据运算耗时分为两个阶段Tp1和Tp2；步骤四：在每个控制周期的Tp1阶段，接收车辆运动状态信息的反馈，进行控制指令的计算和下发；步骤五：在每个控制周期的Tp2阶段，接收车辆运动状态信息的反馈并同时对车辆其余状态进行监测；步骤六：预测车辆未来m个控制周期，即m·Tp时间内发生碰撞的可能性；步骤七：当车辆和规划路径之间的偏离程度ε超出阈值ε1或者预测到未来m个控制周期内可能发生碰撞时，根据控制律计算并下发控制指令，否则便不进行控制指令的计算和下发；步骤八：当前控制周期结束后，进入下一控制周期，重复步骤四、五、六、七，直到车辆完成任务到达终点；本专利技术的优点：本专利技术提出了一种基于时序控制和角度约束碰撞检测的智能码头水平运输系统调度方法。该方法针对无人集卡较多导致计算量较大以及计算机硬件水平的限制等因素导致的控制指令最短下发周期Tcpmin相对较大进而难以满足控制精度要求的问题，首先提出了一种基于时序控制的方法，其主要思想是选择合适的且相对较长的控制周期Tp，将整个任务时间分割为0～Tp,Tp～2Tp,2Tp～3Tp,…，在控制周期起始阶段完成上述车辆状态信息反馈和控制指令的计算和下发，剩余时间内进行车辆状态信息反馈并监测，若无人集卡路径偏离程度ε较大或车辆未来时刻可能发生碰撞，则下发控制指令，否则便不进行控制指令的计算和下发这一步骤。其次为了减少计算量，提出了一种基于角度约束的碰撞检测算法，其主要思想是在车辆本体周围按照规则选取一些参考点，通过角度关系逐一判断各参考点是否位于其它车辆内，将车辆的碰撞问题转换为有限个参考点之间的角度约束问题，以此来进行碰撞检测。通过这两种方法结合，可以在无人集卡车辆较多导致计算量较大以及计算机硬件水平不能满足要求的情况下，大大减小计算量，与此同时实现对车辆的高精度控制。附图说明图1是本专利技术所述调度系统工作流程图；图2是本专利技术所述时序控制工作流程图；图3是本专利技术所述控制律示意图；图4是本专利技术所述角度约束碰撞检测示意图，其中，A为第一无人集卡，B为第二无人集卡，(a)为参考点1位于第一无人集卡的等效矩形框内的示意图，(b)为参考点2没有位于第一无人集卡的等效矩形框内的示意图；图5是本专利技术所述碰撞检测参考点错误选取方法示意图，A为第一无人集卡，B为第二无人集卡；图6是本专利技术所述考虑误差情况下角度约束碰撞检测方法改进示意图，C为初始等效矩形框，D为考虑定姿误差Δα后的等效矩形框，E为考虑定姿误差Δα和定位误差Δd后的等效矩形框。具体实施方式具体实施方式一下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于时序控制和角度约束碰撞检测的智能码头水平运输系统调度方法包括以下步骤：步骤一：水平运输无人集卡调度系统对任务进行分配，步骤二：水平运输无人集卡调度系统规划出具体的车辆运行路径及到达各路径点的时刻；步骤三：以实际码头场景、车辆数量、无人集卡参数为约束条件，选择控制周期Tp，将整个任务时间分割为0～Tp,Tp～2Tp,2Tp～3Tp,…；每个控制周期，根据运算耗时分为两个阶段Tp1和Tp2；步骤四：在每个控制周期的Tp1阶段，接收车辆运动状态信息的反馈，进行控制指令的计算和下发；步骤五：在每个控制周期的Tp2阶段，接收车辆运动状态信息的反馈并同时对车辆其余状态进行监测；步骤六：根据角度约束碰撞检测算法预测车辆未来若干个(m个)控制周期，即m·Tp时间内发生碰撞的可能性；步骤七：当车辆和规划路径之间的偏离程度ε超出阈值ε1或者预测到未来m个控制周期内可能发生碰撞时，根据控制律计算并下发控制指令，否则便不进行控制指令的计算和下发；步骤八：当前控制周期结束后，进入下一控制周期，重复步骤四、五、六、七，直到车辆完成任务到达终点。具体实施方式二下面结合图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明：所述步骤六中所述角度约束碰撞检测算法见图4，其原理为：①根据几何外形尺寸，将每个无人集卡边界等效成一个矩形框。②将矩形框四个顶点按照顺时针或者逆时针的顺序定义为基本参考点p1,p2,p3,p4。③在矩形框的两个长边上选取其他若干个参考点，长边上相邻两个参考点之间的距离不能超过矩形框的短边的距离。④判断两辆无人集卡是否发生碰撞，即依次判断两辆无人集卡上的每个参考点是否位于对方无人集卡等效矩形框内，其方法为：依次以双方车辆上的各参考点为起点，以对方无人集卡等效矩形框的四个基本参考点为终点，做四条矢量s1,s2,s3,s4，其中<s1,s2>,<s2,s3>,<s3,s4>,<s4,s1>分别为β1,β2,β3,β4，若则当前参考点位于对方无人集卡等效矩形框内，若则当前参考点没有位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能码头水平运输系统调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：水平运输无人集卡调度系统对任务进行分配；/n步骤二：水平运输无人集卡调度系统对无人集卡的运行路径进行规划，给出具体的车辆运行线路以及到达各路径点的时刻；/n步骤三：以实际码头场景、车辆数量、无人集卡参数为约束条件，选择控制周期T

【技术特征摘要】
1.一种智能码头水平运输系统调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：水平运输无人集卡调度系统对任务进行分配；
步骤二：水平运输无人集卡调度系统对无人集卡的运行路径进行规划，给出具体的车辆运行线路以及到达各路径点的时刻；
步骤三：以实际码头场景、车辆数量、无人集卡参数为约束条件，选择控制周期Tp，将整个任务按时间分割为0～Tp,Tp～2Tp,2Tp～3Tp,…；每个控制周期，根据运算耗时分为两个阶段Tp1和Tp2；
步骤四：在每个控制周期的Tp1阶段，接收车辆运动状态信息的反馈，进行控制指令的计算和下发；
步骤五：在每个控制周期的Tp2阶段，接收车辆运动状态信息的反馈并同时对车辆其余状态进行监测；
步骤六：预测车辆未来m个控制周期，即m·Tp时间内发生碰撞的可能性；
步骤七：当车辆和规划路径之间的偏离程度ε超出阈值ε1或者预测到未来m个控制周期内可能发生碰撞时，根据控制律计算并下发控制指令，否则便不进行控制指令的计算和下发；
步骤八：当前控制周期结束后，进入下一控制周期，重复步骤四、五、六、七，直到车辆完成任务到达终点。


2.根据权利要求1所述的一种智能码头水平运输系统调度方法，其特征在于：所述步骤六的具体步骤如下：
①根据几何外形尺寸，将每个无人集卡边界等效成一个矩形框；
②将矩形框四个顶点按照顺时针或者逆时针的顺序定义为基本参考点p1,p2,p3,p4；
③在矩形框的两个长边上选取其他若干个参考点；
④判断两辆无人集卡是否发生碰撞，即依次判断两辆无人集卡上的每个参考点是否位于对方无人集卡等效矩形框内，若存在参考点位于对方无人集卡等效矩形框内，则两辆无人集卡发生碰撞，若没有参考点位于对方无人集卡等效矩形框内，则两辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕燕，吴茂传，冯晶晶，梁乐，
申请(专利权)人：江苏杰瑞信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32