一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法，包括：针对每个无人车辆，基于运输场地对应的电子地图利用预设线路规划方法为该无人车辆的当前任务分配最优线路；在任一无人车辆的位置发生变化时，基于电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域；将预计通行区域重叠的无人车辆划分在一个集群内得到多个集群；利用分布式系统对各集群独立处理，计算得到每个集群内各无人车辆的预留路径表；控制每个集群内各无人车辆依据其预留路径表行驶，并在任一无人车辆的位置发生变化时再次执行预计通行区域计算步骤。本发明专利技术针对实时性决策要求高的大规模无人车辆运输场景，能规划出最优线路并避免冲突死锁。优线路并避免冲突死锁。优线路并避免冲突死锁。

【技术实现步骤摘要】
一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法


[0001]本专利技术属于车辆调度、车辆控制、路径规划、导航及智能交通领域，具体涉及一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和社会的进步，运输领域得到了飞速发展。其中，针对码头、仓库和车间等运输场地，目前广泛采用无人车辆进行运输作业，无人车辆的路径规划是整个运输作业过程中的核心问题。
[0003]通常，为了便于对无人车辆进行精准控制，首先需要对运输场地的物理环境进行建模，搭建路径规划所用的电子地图。其次，在电子地图基础上，需要先对无人车辆进行线路规划；线路规划是指根据某些优化目标，在电子地图中采用优化算法找到从当前任务的起点至终点的一条最优解或接近最优解的线路，使得无人车辆后续按照找到的最优路线行驶。之后，对获得最优线路的无人车辆还需要进行无障碍通行方案的规划；这是由于无人车辆的实际工作环境是动态变化的，无人车辆通常难以不间断地从规划路线的起点行驶至终点，否则无人车辆之间极可能发生冲突和死锁。因此，对于无人车辆的路径规划需要对运输场地中多辆无人车辆的行驶过程进行协同调控以防止发生冲突或者陷入死锁状态。
[0004]目前，常用的死锁预防方法有预留区域法、时间窗法、Petri网格法以及交通控制法等。各方法相比之下，基于预留区域划分的预留路径表法对于保障无人车辆行驶过程的安全性具有较佳的表现，但该算法通常计算复杂度非常高，计算时间随着无人车辆数量增加会呈指数型增长，因此，针对实时性要求极高的运输场地并不适合。
[0005]因此，针对实时性决策要求极高的大规模无人车辆运输场景，如何为各个无人车辆规划出最优线路并避免无人车辆在行驶过程中出现冲突及死锁情况，是本领域内一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术实施例提供了一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法。具体技术方案如下：
[0007]针对每个无人车辆，基于运输场地对应的电子地图，利用预设线路规划方法为该无人车辆的当前任务分配最优线路；
[0008]在任一无人车辆的位置发生变化时，执行预计通行区域计算步骤，包括：基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域；
[0009]将预计通行区域重叠的无人车辆划分在一个集群内，得到划分出的多个集群；
[0010]利用分布式系统对划分出的各集群独立处理，计算得到每个集群内各无人车辆的预留路径表；其中，每个无人车辆的预留路径表包括其预计通行区域对应的局部线路被划分出的多条路径，每条路径为一次连续行驶的最小边集合。
[0011]每个集群内各无人车辆依据对应的预留路径表，在受控状态下进行各路径的行驶，并在行驶过程中任一无人车辆的位置发生变化时，再次执行所述预计通行区域计算步骤。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述预设线路规划方法，包括：
[0013]A
*
算法。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述预设阈值包括：
[0015]预设时间阈值或预设距离阈值；
[0016]其中，所述预设距离阈值表征边数，至少为无人车辆最短停车距离对应边数的预设倍数；所述无人车辆最短停车距离表示无人车辆以最大速度行驶时到完全停车所需的最短距离。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述预设阈值为所述预设时间阈值时，所述在任一无人车辆的位置发生变化时，基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域，包括：
[0018]针对任一无人车辆位置发生变化对应的位置变化时刻，对每个无人车辆根据其行驶速度，计算该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶长度；并根据所述电子地图中各边的已知长度，计算该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶边数；
[0019]根据该无人车辆的当前位置、最优线路表征的边集以及该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶边数，确定该无人车辆在该位置变化时刻起，所述预设时间阈值对应的未来时间段内将要行驶到的各个边以及相应的冲突边的集合，构成该无人车辆在所述预设时间阈值内的预计通行区域。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述预设阈值为所述预设距离阈值时，所述在任一无人车辆的位置发生变化时，基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域，包括：
[0021]针对任一无人车辆位置发生变化对应的位置变化时刻，对每个无人车辆根据该无人车辆的当前位置和最优线路表征的边集，确定该无人车辆在该位置变化时刻起，在所述预设距离阈值对应的边数内将要行驶到的各个边以及相应的冲突边的集合，构成该无人车辆在所述预设距离阈值内的预计通行区域。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述将预计通行区域重叠的无人车辆划分在一个集群内，得到划分出的多个集群，包括：
[0023]在对所有无人车辆依次遍历的过程中，对遍历到的每个无人车辆，分别判断该无人车辆与其余每个无人车辆的预计通行区域是否存在重复的边；如果是，将两者划分至同一集群，否则，将两者划分至各自对应的集群；并在所有无人车辆遍历结束后得到划分出的多个集群。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述计算得到每个集群内各无人车辆的预留路径表，包括：
[0025]针对任一集群，确定该集群内所有无人车辆对应的优先级序列，并按照所述优先级序列，利用预留区域划分方法，依次计算该集群内各无人车辆的预留路径表。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，针对任一无人车辆，利用预留区域划分方法，计算预留路径表的过程，包括：
[0027]步骤a1，获取该无人车辆在划分至所在集群时计算的预计通行区域所对应的目标边集合(e1，e2，...，e
M
‑1，e
M
)以及所在集群当前的彩色路径死锁检测图；并为该无人车辆设置初始为空的预留路径表；
[0028]步骤a2，针对该无人车辆的当前次预留，获取当前次的预留区域，并将所述当前次的预留区域的前一条边作为预留边；其中，针对首次预留，将所述目标边集合中e
M
作为预留区域，将前一条边e
M
‑1作为预留边；
[0029]步骤a3，使用彩色路径死锁检测方法检测该无人车辆当前次的预留请求与当前已确定的预留方案是否产生死锁情况；若否，执行步骤a4；若是，执行步骤a8；其中，该无人车辆当前次的预留请求由该无人车辆当前次预留确定的预留边和预留区域构成；所述当前已确定的预留方案包括当前该无人车辆所在集群中各无人车辆已确定的预留路径表；其中，针对首辆无人车辆的首次预留，当前已确定的预留方案为空；
[0030]步骤a4，将该无人车辆当前次的预留请求记录在该无人车辆的预留路径表和当前的彩色路径死锁检测图中；
[0031]步骤a5，判断所述目标边集合中的第一条边e1是否已被确定为预留边记录在该无人车辆的预留路径表和当前的彩色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：针对每个无人车辆，基于运输场地对应的电子地图，利用预设线路规划方法为该无人车辆的当前任务分配最优线路；在任一无人车辆的位置发生变化时，执行预计通行区域计算步骤，包括：基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域；将预计通行区域重叠的无人车辆划分在一个集群内，得到划分出的多个集群；利用分布式系统对划分出的各集群独立处理，计算得到每个集群内各无人车辆的预留路径表；其中，每个无人车辆的预留路径表包括其预计通行区域对应的局部线路被划分出的多条路径，每条路径为一次连续行驶的最小边集合。每个集群内各无人车辆依据对应的预留路径表，在受控状态下进行各路径的行驶，并在行驶过程中任一无人车辆的位置发生变化时，再次执行所述预计通行区域计算步骤。2.根据权利要求1所述的无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述预设线路规划方法，包括：A
*
算法。3.根据权利要求1所述的无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述预设阈值包括：预设时间阈值或预设距离阈值；其中，所述预设距离阈值表征边数，至少为无人车辆最短停车距离对应边数的预设倍数；所述无人车辆最短停车距离表示无人车辆以最大速度行驶时到完全停车所需的最短距离。4.根据权利要求3所述的无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述预设阈值为所述预设时间阈值时，所述在任一无人车辆的位置发生变化时，基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域，包括：针对任一无人车辆位置发生变化对应的位置变化时刻，对每个无人车辆根据其行驶速度，计算该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶长度；并根据所述电子地图中各边的已知长度，计算该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶边数；根据该无人车辆的当前位置、最优线路表征的边集以及该无人车辆在所述预设时间阈值内的行驶边数，确定该无人车辆在该位置变化时刻起，所述预设时间阈值对应的未来时间段内将要行驶到的各个边以及相应的冲突边的集合，构成该无人车辆在所述预设时间阈值内的预计通行区域。5.根据权利要求3所述的无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述预设阈值为所述预设距离阈值时，所述在任一无人车辆的位置发生变化时，基于所述电子地图、各无人车辆的最优线路及当前位置，计算各无人车辆在预设阈值内的预计通行区域，包括：针对任一无人车辆位置发生变化对应的位置变化时刻，对每个无人车辆根据该无人车辆的当前位置和最优线路表征的边集，确定该无人车辆在该位置变化时刻起，在所述预设距离阈值对应的边数内将要行驶到的各个边以及相应的冲突边的集合，构成该无人车辆在所述预设距离阈值内的预计通行区域。6.根据权利要求1、4、5中任一项所述的无死锁的无人车辆在线路径规划方法，其特征在于，所述将预计通行区域重叠的无人车辆划分在一个集群内，得到划分出的多个集群，包
括：在对所有无人车辆依次遍历的过程中，对遍历到的每个无人车辆，分别判断该无人车辆与其余每个无人车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琛淏，焦俊玲，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：