一种数据库机房复杂路径规划系统及其规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数据库机房复杂路径规划系统及其规划方法，包括：全局路径规划系统在环境信息已知情况下，按照路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点的最优无碰撞路径，针对已有的路径规划算法，根据机器人所处的环境选择合适的运算方式，使得机器人在环境中能够稳定运行；局部路径规划系统在环境信息完全未知情况下，侧重考虑机器人当前的局部环境信息，进一步通过多传感器对路径环境进行探测，让机器人具有良好的避障能力，进而获取障碍物的位置和几何性质信息；混合路径规划系统结合全局路径规划系统和局部路径规划系统，从而在已知和未知的状态下进行自动调整，进一步提升复杂路径规划下系统的平稳运行，降低系统的延迟响应。

【技术实现步骤摘要】
一种数据库机房复杂路径规划系统及其规划方法
本专利技术涉及一种路径规划技术，尤其是一种数据库机房复杂路径规划系统及其规划方法。
技术介绍
随着机器人技术的快速发展，路径规划也成为了机器人领域研究的热点问题之一，路径规划不但要满足机器人能顺利从起始点到目标点，还要考虑时间、距离等条件因素，并尽可能对这些指标进行优化；路径规划系统根据对环境信息的把握程度可把路径规划划分为全局路径规划和局部路径规划，其中，从获取障碍物信息是静态或是动态的角度看，全局路径规划属于静态规划，局部路径规划属于动态规划，而全局路径规划需要掌握所有的环境信息，根据环境地图的所有信息进行路径规划；局部路径规划只需要由传感器实时采集环境信息，了解环境地图信息，然后确定出所在地图的位置及其局部的障碍物分布情况，从而可以选出从当前结点到某一子目标结点的最优路径。现有的路径规划系统在复杂的路径规划系统中无法明确起始点和目标点的位置信息，从而加剧路径规划系统的运行负载，在路径规划系统的运行下无法维持系统出现异常以及未知状态下的安全，传统的全局路径规划方法大多数情况下都可以寻找到全局最优解，但同时也存在全局信息难以预知以及计算量较大和实时性差；而局部路径规划方法具有较好的实时性，但由于缺乏全局信息且易陷入局部最优而导致无法到达目标点，造成路径规划时出现路径偏移。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种数据库机房复杂路径规划系统，以解决上述问题。技术方案：一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，包括按照已知路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点最优无碰撞路径的全局路径规划系统；通过多传感器对路径环境进行探测，让机器人具有良好的避障能力的局部路径规划系统；结合全局路径规划系统和局部路径规划系统的混合路径规划系统。根据本专利技术的一个方面，所述全局路径规划系统在环境信息已知情况下，按照路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点的最优无碰撞路径，针对已有的路径规划运算，根据机器人所处的环境选择合适的运算方式，使得机器人在环境中能够稳定运行；局部路径规划系统在环境信息完全未知情况下，侧重考虑机器人当前的局部环境信息，进一步通过多传感器对路径环境进行探测，用探测信息的时间段实时更新栅格地图，让机器人具有良好的避障能力，进而获取障碍物的位置和几何性质信息；混合路径规划系统结合全局路径规划系统和局部路径规划系统，从而在已知和未知的状态下进行自动调整，进一步提升复杂路径规划下系统的平稳运行，降低系统的延迟响应。根据本专利技术的一个方面，所述栅格地图，将数据库机房内的环境离散成大小相同的独立单元，将每个独立单元的状态分为占用和空闲，进而用P(C)表示每个单元被障碍物占据的概率，P(C＝1)表示每个单元为占用状态，P(C＝0)表示每个单元为空闲状态，m表示全局地图，进而得出如下方式：P(m)＝ΠP(C)进而根据组合方式得出全局地图的占用概率；对每个独立单元的占用概率进行评估，进而由P(m)＝ΠP(C)方式得出：式中，xt表示数据库机房机器人的状态序列；zt表示数据库机房机器人的传感器观测序列；zt-1表示t时刻到t-1时刻的状态；xt-1表示t时刻到t-1时刻的观测；根据每个单元的占用概率，进一步提升栅格地图的构建运算响应，减少空闲状态时间的运算。根据本专利技术的一个方面，所述全局路径规划系统，通过建立势阱模型和量子粒子群算法对粒子位置进行调整，而在量子空间中，粒子根据聚集性在整个解空间中进行搜索，并进一步利用波函数描述粒子状态，而x表示粒子的位置向量，在满足波函数得强度下，得出如下方式：式中，Q表示概率密度函数，并且满足归一化条件，进而根据归一化条件得出：进一步，利用量子空间中运行得粒子得出薛定谔方程，表示如下；式中，表示哈密顿函数算子；h表示普朗克常数；m表示粒子质量；V(X)表示粒子所在的势场。根据本专利技术的一个方面，所述势场力方向以采集的信息扩散蚁群算法，根据势场中所受目标点引力和障碍物斥力和合力方向，将其所处路径点的信息向数据库机房四周方向扩散，提高机器人对障碍物的预备避障能力，由于势场力方向上存在高浓度的信息，蚁群个体趋向于搜索较高信息素浓度区域，即将搜索过程集中于最优解的周围囚，避免了蚁群个体大量搜索诸如区域的过程，使蚁群算法的“盲目搜索”变为“有方向的搜索”，强化蚂蚁个体之间的协作能力，减少局部交叉路径，降低了“迷失”蚂蚁数量，提高了蚁群算法的局部搜索能力及全局收敛速度。根据本专利技术的一个方面，所述势阱模型内由薛定谔方程计算方式得出粒子出现在栅格地图位置的概率目睹函数，表示如下：式中，p表示粒子吸引字；L表示势阱的长度，并且由于量子粒子群算法存在陷入局部最优状态，进而提出如下方式：式中，表示p的领域解；η表示修正值；t表示当前迭代次数；f(pg)表示第t次迭代中全局位置的适应值；表示第t次迭代中粒子的平均适应值；a表示实数；通过引入交叉操作提高运算性能，利用粒子的搜索状态自适应的调整局部搜索空间大小自适应局部搜索策略，对局部吸引子的每一维添加一个随机变量进行修正。根据本专利技术的一个方面，所述局部路径规划系统是通过多传感器对路径环境进行探测，其中图像传感器在对数据库机房的环境进行检测时，由于采用球面光学系统成像，进而球面像差造成的图像视觉模糊，从应对视觉模糊提出鲁棒性中的信噪比调节，进一步根据视觉模糊过程得出点扩散函数PSF的卷积，表示方式如下：IB＝IoHPSF其中式中，IB表示所成模糊图像；Io表示源图像；HPSF表示点扩散函数PSF矩阵；由于球面光学系统成像过程中，会引入噪声，因此得出如下方式：IR＝IB+IN＝IOHPSF+IN式中，IR表示球面光学系统实际输出的模糊图像；IN表示成像过程中引入的噪声；进一步通过点扩散函数PSF的卷积去除模糊图像信息，进而提高图像传感器的图像信息。根据本专利技术的一个方面，一种数据库机房复杂路径规划系统的规划方法，所述局部路径规划系统，通过在机器人自身设置的多传感器实时检测运行范围内的未知静态和动态障碍物，利用探测信息的时间段实时更新栅格地图，从而根据探测信息预测动态障碍物的运算轨迹与速度，进而根据局部路径规划系统得出如下：机器人对数据库机房周围环境信息进行探测，从而对静态和动态障碍物进行信息分析，进一步根据探测信息更新栅格地图；确定编辑目标的点，从而确定准确的子目标点；以机器人在数据库机房设置的起点为，到指定的子目标点画一条直线，通过直线的半径画两条弧线，而弧线利用经过的栅格点表示；根据评价函数从备选的弧线中选择值最小并且可实行的弧线路径作为最优的路径，，当几条路径都不行时，进而执行下一步；将备选路径在子目标点方向旋转角度进行路径调试，进而调整行驶路径，如果路径规划线路不同，则终止局部路径规划系统的运行，进一步调用全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，包括/n按照已知路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点最优无碰撞路径的全局路径规划系统；/n通过多传感器对路径环境进行探测，让机器人具有良好的避障能力的局部路径规划系统；/n结合全局路径规划系统和局部路径规划系统的混合路径规划系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，包括
按照已知路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点最优无碰撞路径的全局路径规划系统；
通过多传感器对路径环境进行探测，让机器人具有良好的避障能力的局部路径规划系统；
结合全局路径规划系统和局部路径规划系统的混合路径规划系统。


2.根据权利要求1所述的一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，所述全局路径规划系统在环境信息已知情况下，按照路径规划指标，寻找一条从起始点到目标点的最优无碰撞路径，针对已有的路径规划运算，根据机器人所处的环境选择合适的运算方式，使得机器人在环境中能够稳定运行；
局部路径规划系统在环境信息完全未知情况下，侧重考虑机器人当前的局部环境信息，进一步通过多传感器对路径环境进行探测，用探测信息的时间段实时更新栅格地图，让机器人具有良好的避障能力，进而获取障碍物的位置和几何性质信息；
混合路径规划系统结合全局路径规划系统和局部路径规划系统，从而在已知和未知的状态下进行自动调整，进一步提升复杂路径规划下系统的平稳运行，降低系统的延迟响应。


3.根据权利要求2所述的一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，所述栅格地图，将数据库机房内的环境离散成大小相同的独立单元，将每个独立单元的状态分为占用和空闲，进而用P(C)表示每个单元被障碍物占据的概率，P(C＝1)表示每个单元为占用状态，P(C＝0)表示每个单元为空闲状态，m表示全局地图，进而得出如下方式：
P(m)＝∏P(C)
进而根据组合方式得出全局地图的占用概率；
对每个独立单元的占用概率进行评估，进而由
P(m)＝∏P(C)
方式得出：



式中，xt表示数据库机房机器人的状态序列；zt表示数据库机房机器人的传感器观测序列；zt-1表示t时刻到t-1时刻的状态；xt-1表示t时刻到t-1时刻的观测；根据每个单元的占用概率，进一步提升栅格地图的构建运算响应，减少空闲状态时间的运算。


4.根据权利要求1所述的一种数据库机房复杂路径规划系统，其特征在于，所述全局路径规划系统，通过建立势阱模型和量子粒子群算法对粒子位置进行调整，而在量子空间中，粒子根据聚集性在整个解空间中进行搜索，并进一步利用波函数描述粒子状态，而x表示粒子的位置向量，在满足波函数得强度下，得出如下方式：



式中，Q表示概率密度函数，并且满足归一化条件，进而根据归一化条件得出：



进一步，利用量子空间中运行得粒子得出薛定谔方程，表示如下；






式中，表示哈密顿函数算子；h表示普朗克常数；m表示粒子质量；V(X)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞林波，吴兰芬，
申请(专利权)人：南京市晨枭软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32