【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路面机械集群，尤其涉及一种路面机械集群无人作业系统协同控制方法及控制系统。
技术介绍
1、路面机械集群是由多台路面机械协同作业完成路面建设、维修和改造任务的工作方式，通常涉及多种不同类型的机械，如摊铺机、压路机、破碎机等，各设备需要根据作业需要进行协同作业，共同完成施工任务，因而对路面机械集群系统的工作环境和施工流程会有严苛的实时性、可靠性和安全性要求。
2、在路面机械集群作业过程中，需要对机械设备进行远程监控和控制，以确保机械的正常运行。现有技术中，通常是通过云端网络或者移动通信网络，实现路面机械集群作业中机械的远程监测和自动控制，以提高施工效率和安全性，即各设备是采用单车独立自动控制作业模式或者人工操作模式。但是集群作业中协调控制是确保作业高效执行的关键，而单车独立自动控制作业模式或者人工操作模式就难以使得系统内各设备之间进行高效协同，尤其是应用于大型工程任务时，不仅实现成本高、可靠性低，且时延较大、执行效率低。因此亟需一种路面机械集群无人作业系统协同控制方法，以使得能够面向路面机械集群的施工环境和任务，实现低时延、高可靠性以及效率的协同控制。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、成本低、控制效率以及可靠性高的路面机械集群无人作业系统协同控制方法及控制系统，能够实现路面机械集群无人作业系统的智能化协同作业。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：>
3、一种路面机械集群无人作业系统协同控制方法，步骤包括：
4、被控路面机械集群系统内各设备通过v2x采用预测性地理位置辅助路由方法进行动态组网，形成集群自组织网络，所述预测性地理位置辅助路由方法为使用基于地理位置的路由算法建立路由时，根据预测任务路径、节点速度向量的预测信息与位置信息选择下一跳节点；
5、网络内各设备节点根据分别进行所需执行作业任务的计算、分配以及协调，并与网络内各设备节点进行进度同步；
6、在被控路面机械集群系统内选举产生网络内上报节点，通过v2x通道连接rsu中继点，以通过所述rsu中继点上报任务执行信息以及接收地面控制中心下发的新任务信息。
7、进一步的，所述采用预测性地理位置辅助路由方法进行动态组网包括：
8、将预测信息作为预测条件，并与标识信息、位置信息以及预测路由系数κ一起形成信标数据包，每个节点周期性广播所述信标数据包，所述预测路由系数κ使用位置信息和预测信息计算得到，所述预测路由系数κ按照式κ＝ad+bl+cv计算得到，其中d表示位置信息，l表示预设任务路径，v表示预设节点速度向量，a、b、c为参数权重；
9、当接收到信标数据包广播的邻节点时，将接收到的标识信息和位置信息保存到路由表，当没有收到邻节点的路由信息的时间间隔超过预设阈值t时，将邻居节点从路由表中删除；
10、所有节点信标数据包更新完生成路由表后，进行贪婪转发，在路由表中选择预测路由系数最大的节点作为转发数据包的下一跳节点，直至数据包发送至目的位置。
11、进一步的，所述进行贪婪转发的过程中，当数据包从节点y到达节点x的时候，采用以节点x为轴心、将(x，y)按照顺时针旋转，到达的第一条边作为下一次转发所要经过的路径；如果遇到路由空洞，则进入周边转发模式，通过采用相对邻域图rng构造平面图，在构造的平面图中找到一个包含路由空洞的周边以绕过路由空洞。
12、进一步的，采用相对邻域图rng构造所述平面图时，若顶点u、v和任意其它顶点w之间的预测路由系数κ，全都大于或等于顶点u和v之间的预测路由系数距离dk(u，v)，则在顶点u和v之间存在rng边(u，v)，即去除非rng连接、只保留rng连接，建立形成自组织网络通信链路。
13、进一步的，采用相对邻域图rng构造平面图时，还包括在在集群部署实时动态差分定位系统进行位置校准和调整，和/或对集群定期进行时钟网络校准和同步操作，和/或通过周期性的邻居发现和拓扑更新机制，定期维护和更新rng的拓扑结构，和/或融合多源信息辅助进行节点之间的连接判断。
14、进一步的，还包括优化信标更新步骤，包括：在节点转发的所有数据包中附带本地节点的信标信息，或者设置所有节点的网络接口运行在混杂模式，即信标和数据通信共存于同一信道。
15、进一步的，所述预测路由系数κ按照式κ＝ad+bl+cv计算得到，其中d表示位置信息，l表示预设任务路径，v表示预设节点速度向量，a、b、c为参数权重。
16、进一步的，采用多模态加权评估方法在被控路面机械集群系统内选举产生网络内上报节点，步骤包括：获取每个候选节点的多种模态数据作为多个评估指标，使用各个评估指标以及预先对应配置的权重进行加权计算得到各个候选节点的评分值，选取得分最高的节点作为上报节点，所述评估指标包括信号强度、距离、负载、稳定性中任意一种或多种。
17、进一步的，还包括由rsu中继点rsu作为rtk差分地面站向集群内obu广播定位信号，以及通过rsu中继点上传集群作业数据到大数据中心。
18、一种路面机械集群无人作业系统协同控制系统，包括：
19、动态组网控制模块，用于被控路面机械集群系统内各设备通过v2x采用预测性地理位置辅助路由方法进行动态组网，形成集群自组织网络，所述预测性地理位置辅助路由方法为使用基于地理位置的路由算法建立路由时，根据预测任务路径、节点速度向量的预测信息与位置信息选择下一跳节点；
20、节点计算与同步控制模块，用于网络内各设备节点根据分别进行所需执行作业任务的计算、分配以及协调，并与网络内各设备节点进行进度同步；
21、上报控制模块，用于在被控路面机械集群系统内选举产生网络内上报节点，通过v2x通道连接rsu中继点，以通过所述rsu中继点上报任务执行信息以及接收地面控制中心下发的新任务信息
22、一种计算机系统，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
23、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过移动通信网络和v2x通信技术，实现机械之间的信息共享和协同作业，集群内通过v2x网联形成集群自组织网络，进行动态组网、自行完成局部作业任务的计算、分配和协调，网络内各设备自行进行进度同步，完成无人施工任务作业，能够极大的提高集群作业过程的自主性、协调性，使得能够面向路面机械集群的施工环境和任务，实现低时延、高可靠的协同控制，从而能够有效、及时、自动地完成大型工程任务，提高工作效率、缩短施工周期以及降低成本，同时结合v2x中继方式，还可以有效的扩展地面控制中心的控制范围，便于实时分析当前时刻集群状态，同时能够实时上报集群作业状态，支持对集群作业的实时监控和调度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，所述采用预测性地理位置辅助路由方法进行动态组网包括：
3.根据权利要求2所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，所述进行贪婪转发的过程中，当数据包从节点y到达节点x的时候，采用以节点x为轴心、将(x，y)按照顺时针旋转，到达的第一条边作为下一次转发所要经过的路径；如果遇到路由空洞，则进入周边转发模式，通过采用相对邻域图RNG构造平面图，在构造的平面图中找到一个包含路由空洞的周边以绕过路由空洞。
4.根据权利要求3所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，采用相对邻域图RNG构造平面图时，若顶点U、V和任意其它顶点W之间的预测路由系数κ，全都大于或等于顶点u和v之间的预测路由系数距离dk(u，v)，则在顶点U和V之间存在RNG边(u，v)，即dk(u,v)≤max[dk(u,w),dk(v,w)]；去除非RNG连接、只保留RNG连接，建立形成自组织网络通信链路。
6.根据权利要求2所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，还包括优化信标更新步骤，包括：在节点转发的所有数据包中附带本地节点的信标信息，或者设置所有节点的网络接口运行在混杂模式，即信标和数据通信共存于同一信道。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，采用多模态加权评估方法在被控路面机械集群系统内选举产生网络内上报节点，步骤包括：获取每个候选节点的多种模态数据作为多个评估指标，使用各个评估指标以及预先对应配置的权重进行加权计算得到各个候选节点的评分值，选取得分最高的节点作为上报节点，所述评估指标包括信号强度、距离、负载、稳定性中任意一种或多种。
8.根据权利要求1～6中任意一项所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，还包括由RSU中继点RSU作为RTK差分地面站向集群内OBU广播定位信号，以及通过RSU中继点上传集群作业数据到大数据中心。
9.一种路面机械集群无人作业系统协同控制系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机系统，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如权利要求1～8中任意一项所述方法。
...【技术特征摘要】
1.一种路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，所述采用预测性地理位置辅助路由方法进行动态组网包括：
3.根据权利要求2所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，所述进行贪婪转发的过程中，当数据包从节点y到达节点x的时候，采用以节点x为轴心、将(x，y)按照顺时针旋转，到达的第一条边作为下一次转发所要经过的路径；如果遇到路由空洞，则进入周边转发模式，通过采用相对邻域图rng构造平面图，在构造的平面图中找到一个包含路由空洞的周边以绕过路由空洞。
4.根据权利要求3所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，采用相对邻域图rng构造平面图时，若顶点u、v和任意其它顶点w之间的预测路由系数κ，全都大于或等于顶点u和v之间的预测路由系数距离dk(u，v)，则在顶点u和v之间存在rng边(u，v)，即dk(u,v)≤max[dk(u,w),dk(v,w)]；去除非rng连接、只保留rng连接，建立形成自组织网络通信链路。
5.根据权利要求4所述的路面机械集群无人作业系统协同控制方法，其特征在于，采用相对邻域图rng构造平面图时，还包括在在集群部署实时动态差分定位系统进行位置校准和调整，和/或对集群定期进行时钟网络校准和同步操作，和/或通过周期性的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，石亦磊，董俊逸，龙腾蛟，赵帅，陈本庆，孟潮，姜勇钢，
申请(专利权)人：湖南湘江智车出行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。