一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法技术

本实发明专利技术公开了一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法，属于无人机路径规划技术领域，所述的方法包括首先建立无人机在工业仓库盘点中的路径规划模型；然后基于所建立的无人机货物盘点模型，采用改进的基于狮群的差分进化混合算法，将盘库路径的寻优过程映射到种群的繁殖进化过程中；同时引入狮群算法的操作对差分进化算法进行混合和改进，利用改进的混合差分进化算法对无人机盘库航迹进行优化，从而得到机无人机规划路径。本发明专利技术实施例提供了无人机在工业企业库存盘点中的路径规划方法及装置，为无人机搭载RFID阅读器在高架仓库及其他类型仓库的货物盘点提供了有效的技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法
本专利技术属于无人机路径规划
，更具体的说涉及一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法。
技术介绍
射频识别作为一种非接触式的信息采集技术，具有自动识别、安全性高、非接触等特点，已广泛应用于各大物流企业。高架立体货架具有节省空间等优点，但同样由于其高度原因给货物盘点带来困难，利用安装阅读器设备的无人机，可自动对已粘贴标签的货物进行盘点，因此无人机结合高精度便携式射频识别(RFID)阅读器将成为智慧仓储的一大应用趋势。由于应用于仓储环境挂载阅读器的无人机体积小、重量大，其最大约束因素为UAV的有效续航时间，因此在UAV+RFID阅读器技术中，UAV航迹规划是需要解决的关键问题。航迹规划的目的是为UAV采集货物信息的过程中安排出空间中一个点到空间中另一个点可行的飞行航迹，盘库过程中无人机需要到达空间中的多个点，因此需要几条连续的路径。目前的文章仅有少量涉及到无人机搭载射频识别设备进行货物信息提取的，但是没有任何文章涉及到无人机搭载射频识别设备进行高架立体货架进行货物信息提取。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法，应用于各大物流企业中的高架立体货架，其特征在于：所述的方法包括以下步骤，/n步骤一、根据无人机的物理性能约束、射频器性能约束、仓库环境信息、货物盘点要求，建立无人机在工业仓库盘点中的路径规划模型；/n步骤二、基于所建立的无人机货物盘点模型，采用改进的基于狮群的差分进化混合算法，将盘库路径的寻优过程映射到种群的繁殖进化过程中，模仿狮群中个体的觅食行为与进化过程来对问题进行求解；/n步骤三、利用自然界生物种群过度繁殖的思想，改进传统差分进化算法中的变异操作，并增加繁殖与淘汰操作，同时引入狮群算法的操作对差分进化算法进行混合和改进，利用改进的混合差分进化...

【技术特征摘要】
1.一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法，应用于各大物流企业中的高架立体货架，其特征在于：所述的方法包括以下步骤，
步骤一、根据无人机的物理性能约束、射频器性能约束、仓库环境信息、货物盘点要求，建立无人机在工业仓库盘点中的路径规划模型；
步骤二、基于所建立的无人机货物盘点模型，采用改进的基于狮群的差分进化混合算法，将盘库路径的寻优过程映射到种群的繁殖进化过程中，模仿狮群中个体的觅食行为与进化过程来对问题进行求解；
步骤三、利用自然界生物种群过度繁殖的思想，改进传统差分进化算法中的变异操作，并增加繁殖与淘汰操作，同时引入狮群算法的操作对差分进化算法进行混合和改进，利用改进的混合差分进化算法对无人机盘库航迹进行优化，从而得到机无人机规划路径。


2.根据权利要求1所述的一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法，其特征在于：所述的步骤一、首先建立无人机运动模型：无人机运动模型建立过程如下所示，对旋翼无人机在空间中的三维直线运动过程进行受力分析，在输出电压一定时，无人机总升力F与总功率P之间的关系简化之后成正比，因此无人机总升力于总功率关系式为：
F＝kP，k为常数(1)
无人机各运动过程受力分析，FL、FR、FD分别为无人机在平飞、上升、下降状态下的所需要的总升力，fL，fR，fD分别为无人机在平飞、上升、下降状态下的所受到的空气阻力，vL、vR、vD为无人机平飞、上升、下降时的速度，G表示无人机的自身重力；
当无人机以匀速v飞行时，其所受空气阻力f为:



其中，c为空气阻力系数，ρ为空气密度，S为物体受力面积，根据假设可以知道c和ρ为固定值；
无人机在任意两个节点j-1，j之间的段航迹，无人机在任意两个节点j-1，j之间的段航迹飞行过程均可以分解为平行于xoy平面和垂直于xoy平面的两个向量，图2中lj为两个节点j-1，j之间的航迹段长度。
无人机的总受力为：



由于无人机总升力F与总功率P之间成正比关系，可得无人机总飞行过程中能效比即单位长度航迹所消耗的能量K：



可得无人机盘点过程中时效比，即单位货物的盘点时间T：



目标函数为：
f＝minK·T。


3.根据权利要求2所述的一种搭载RFID的无人机盘库路径规划方法，其特征在于：所述的步骤一、建立完成无人机运动模型后，需要建立无人机物理性能约束条件，从而建立无人机在工业仓库盘点中的路径规划模型：无人机的物理性能约束包括最大上升速度、最大下降速度、最长航时；射频器性能约束包括射频识别半径、射频识别角约束；仓库环境约束包括仓库大小、货架尺寸、货架位置、障碍物位置等约束；具体如下：
最大上升速度约束：由无人机的自身性能所决定，无人机在执行盘库任务的过程中上升过程中最大速度限制:
vRj≤vRmax(7)
最大下降速度:由无人机的自身性能所决定，无人机在执行盘库任务的下降过程中最大速度限制：
vDj≤vDmax(8)
最长航时:由无人机的自身性能所决定，无人机在执行盘库任务的过程中最长飞行时间的限制：
∑tj≤Tmax(9)
其中，tj为第j段航迹飞行时间。如下所示：



RFID最大识别距离与角度：由RFID阅读器的自身性能限制，即RFID阅读器能扫描到最远货物上RFID标签的距离以及RFID阅读器所能扫描到的最大角度：
第i件货物的RFID标签中心点Ci的坐标为：(xi,yi,zi)，无人机在对第i件货物执行盘库任务时所处位置Ui的坐标为：(xi',yi',zi')，则：






其中，在无人机盘点高架仓库货物时，RFID阅读器应正对高架，故该情况下，为垂直于高架的向量。
在盘点过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘楠，孙雨轩，陈启用，刘海石，潘地林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，昆明智渊测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53