一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112833899A(43)申请公布日2021.05.25(21)申请号202011619989.6(22)申请日2020.12.31(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市长春高新技术产业开发区前进大街2699号(72)发明人吴坚汪寅(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人崔斌(51)Int.Cl.G01C21/34(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法(57)摘要本发明属于无人环卫车技术领域，具体的说是一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法。本发明考虑了城市环境相较室内简单环境的复杂之处，在满足无人环卫车总遍历耗时少，覆盖率高的条件下，同时做到了每次遍历起始点终点重合、不存在清扫盲区、可以根据实时垃圾箱、水箱剩余容量、行驶剩余里程动态规划路线等实际要求，并且采用的算法规划效率高，并且非常容易实现，提出了通过偏僻度选择清扫车总站位置，规划路线也可以很好地满足清扫车辆日常维护需要，能够很好地满足无人环卫车在城市环境下清扫并实现全覆盖遍历路径规划的任务。CN112833899ACN112833899A权利要求书1/3页1.一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立清扫区域；步骤二、将清扫区域基于道路属性划分成若干子区域Ei，其中，下标i表示道路编号；将路口单独划分区域Ni，其中下标i表示路口编号；步骤三、根据道路子区域的车道总宽度和道路总长度，计算每个Ei对应的清扫权值Wi，其中，下标i表示道路编号，以及不清扫时直线通过的通过权值Di，其中，下标i表示对应道路编号；并且计算每个Ni对应的消耗权值Ki，其中，下标i表示对应路口编号；步骤四、通过遍历到其余路口节点的最短路径计算每个路口节点的偏僻值，设定无人环卫车的总站位置节点S，使其与偏僻值最低的路口节点N相连；S节点位于城市市中心，计算每个路口节点到其余路口节点的最短路径和得到城市中心位置；同时根据最短路径的最大值判断，城市中心距离其最远节点最短距离的往返行程是否超出无人环卫车的最大单次行驶里程M，若超出则应当将区域分割成多个片区，各片区内部设立片区中心存放无人环卫车；步骤五、假定一个数据结构存放整个地图未清扫过的道路节点Ei的清扫权值Wi，以保证每次取出最大清扫权值的道路节点Emax；步骤六、每当一辆无人环卫车节点S出发时，取出数据结构中清扫权值最大的道路节点Emax，考察Emax所连路口节点Ni个数，若只有一个，执行步骤七；若大于1，则随机选择相连的两个路口节点，通过最短路算法分别找到不重合的返回总站节点S的最短路径，记相对较短的路径为R1、另一条为R2；将R1作为出发边，R2作为返回边，执行步骤八；步骤七、通过最短路算法，先找到返回总站节点S的最短路径R1，之后将R1上所有节点暂时增加权值，搜索次短边R2；步骤八、利用动态规划的思想，计算得到，经过R1、R2闭环路径上所有点，总清扫里程最长的理想清扫分配方案；步骤九、根据垃圾箱、水箱剩余容量、行驶剩余里程实时调整之后节点的是否清扫状态，并将执行清扫工作的道路节点从数据结构中删除；步骤十、对于每个道路节点子区域进行区域分割，之后根据子区域清扫策略，规划出一条从上一路口节点Ni到下一路口节点Nj的子区域清扫路径；步骤十一、返回总站节点后，数据结构中存在待清扫道路节点，执行步骤六，直至整个清扫区域地图均被清扫过，清扫任务完成。2.根据权利要求1所述的一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法如下：基于城市路网数据，或者激光雷达等传感器采集数据建立清扫区域地图。3.根据权利要求1所述的一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述道路属性包括划分的道路子区域应当满足近似一条道路，即当沿道路宽度方向宽度小于十分之一长度方向的长度，则划分成一个道路子区域。4.根据权利要求1所述的一种用于无人环卫车的全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述步骤三中清扫权值Wi通过如下公式给出：2CN112833899A权利要求书2/3页其中，xi为广义的道路长度，由于道路并非平直，xi为道路中心线的长度，yi为道路宽度方向的平均长度，r为车辆转弯半径，k为清扫宽度；相应的通过权值Di通过如下公式给出：Di＝xi其中，xi为道路中心线的长度；当无人环卫车处于广场、停车场时，清扫权值Wi通过如下公式给出：其中，S总为该大片区域的总清扫范围面积；S清扫为无人环卫车原地清扫面积；Di，j＝xi，j×1.25其中，角标，i，j指与该区域联通的某两个路口节点Ni、Nj的下标，xi，j表示两个路口间直线距离；消耗权值Ki