一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法技术

本申请公开了一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法，其包括依据点碰撞查询条件和边碰撞查询条件在第一组最佳路径中查询获得第一、第二可控车辆和第一至第六实顶点；通过第一修正方法修正第一车辆转移系统生成第二车辆转移系统；将第二车辆转移系统输入路径规划子算法获得第二组转移系统；通过第二修正方法修正第二组转移系统生成第三组转移系统，再将第三组转移系统输入最佳路径子算法生成第二组最佳路径，该方法能够消除最佳路径算法运行结果中可能发生的点碰撞和边碰撞，并能够避免强连接组分的情况出现，以保证最佳路径的存在。径的存在。

【技术实现步骤摘要】
一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法


[0001]本申请涉及车辆路径规划领域，具体涉及一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，通过最佳路径算法能够规划可控车辆的最佳路径。最佳路径算法可用于对起点各不相同、速度相同且同时出发的若干车辆进行路径规划，以使所有可控车辆得以进入组最佳循环路径，这里组最佳循环路径被定义为使所有可控车辆完成任务规约的最大时间间隔最小；这里的地图定义有若干实顶点及各实顶点的相邻实顶点；所谓的“相邻”是指两个实顶点可直接连通，这里要特别强调，地图允许两个相邻的实顶点通过两条不同距离的路径直接连通。这里的任务规约对每一可控车辆定义有可装载实顶点和可卸货实顶点，所有可控车辆均完成一次装载和一次卸货视为所有可控车辆完成一次任务规约。在最佳路径算法中，各车辆完成装载和卸货均不需停留，可视为瞬间完成。
[0003]最佳路径算法依序包括路径规划子算法和最佳路径子算法。其中，路径规划子算法(Multi
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Robot Path Planning with Temporal Logic Constraints)具体请参阅International Journal of Robotics Research期刊2013年第32卷第8期889页至911页所刊载由Ulusoy A等人所撰写的名称为Optimality and Robustness in Multi
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Robot Path Planning with Temporal Logic Constraints的论文；路径规划算法用于获取车辆转移系统和任务规约以生成组转移系统。最佳路径子算法(Optimal Path Planning with Temporal Logic Constraints)具体请参阅International Journal of Robotics Research期刊2011年第30卷第14期1695页至1708页所刊载由Smith S L等人所撰写的名称为Optimal Path Planning for Surveillance with Temporal Logic Constraints的论文；最佳路径子算法用于获取组转移系统并生成组最佳路径。其中，车辆转移系统包括每个车辆从任一实顶点转移至相邻实顶点的转移代价。组转移系统包括所有组状态和从各组状态转移至相邻组状态的转移代价；其中组状态定义有同一时刻所有车辆的位置且其中至少一个车辆位于实顶点，组状态中不位于实顶点的车辆的位置被定义为虚顶点；相邻组状态是指某一组状态无需经过其他组状态即能到达的组状态。组最佳路径包括组最佳进入循环前路径和组最佳循环路径，组最佳进入循环前路径包括依时序排列的若干组状态；组最佳循环路径包括单向循环的依时序排列的若干组状态，其中组最佳循环路径中排列于最后的组状态应与最佳循环路径中排列于最前的组状态同样为相邻组状态。
[0004]最佳路径算法可视为一种理想化的最佳路径规划方法，其并不进行实时控制，只是对各个车辆基于已知地图和任务规约在理想状态下进行路径规划。但是，最佳路径规划无法确保车辆之间发生点碰撞和边碰撞。所谓点碰撞是指在同一时点两个以上的车辆均处于同一实顶点的位置。所谓边碰撞是指两个以上的车辆在两个相邻的实顶点间迎面交汇。这种点碰撞和边碰撞，在部分场合中是有害的甚至不被允许的。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法，通过该方法获得的组最佳路径能够避免可控车辆发生点碰撞和边碰撞，同时确保所有可控车辆可以有效跑通地图。
[0006]为达成上述目的，采用如下技术方案：
[0007]一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法，所述车辆数量至少为两个，其中至少有一个是可控车辆；所述最佳路径算法依序包括路径规划子算法和最佳路径子算法；所述路径规划子算法用于获取车辆转移系统以并生成组转移系统；所述最佳路径子算法用于获取组转移系统并生成作为最佳路径算法运行结果的组最佳路径；所述车辆转移系统包括每个车辆从任一实顶点转移至相邻实顶点的转移代价；所述组转移系统包括所有组状态和从各组状态转移至相邻组状态的转移代价；其中组状态定义有同一时刻所有车辆的位置且其中至少一个车辆位于实顶点，组状态中不位于实顶点的车辆的位置被定义为虚顶点；相邻组状态是指某一组状态无需经过其他组状态即能到达的组状态；所述组最佳路径包括组最佳进入循环前路径和组最佳循环路径，组最佳进入循环前路径包括依时序排列的若干组状态；组最佳循环路径包括单向循环的依时序排列的若干组状态，其中依时序彼此邻接的两个组状态为相邻组状态，组最佳循环路径中排列于最后的组状态与最佳循环路径中排列于最前的组状态依时序彼此邻接；所述路径规划子算法获取第一车辆转移系统和任务规约并生成第一组转移系统；所述最佳路径子算法获取第一组转移系统并生成作为最佳路径算法运行结果的第一组最佳路径；其特征是，所述方法包括如下步骤：依据点碰撞查询条件在第一组最佳路径中查询获得所有第一可控车辆、第一实顶点、第二实顶点和第三实顶点；依据边碰撞查询条件在第一组最佳路径中查询获得第二可控车辆、第四实顶点、第五实顶点和第六实顶点；所述点碰撞查询条件为同一组状态中至少存在两个车辆位于同一实顶点，第一组最佳路径中符合点碰撞查询条件的组状态为第一组状态；在第一组状态中所有与其他车辆位于同一实顶点的可控车辆均为第一可控车辆；第一可控车辆在第一组状态中的位置为第一实顶点；该第一可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一实顶点前的相邻实顶点为第二实顶点；该第一可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一实顶点后的相邻实顶点为第三实顶点；所述第一车辆最佳路径包括第一组最佳路径中任一车辆依时序排列的若干位置；所述边碰撞查询条件为两个相邻的组状态中至少存在两个车辆的位置彼此互换，第一组最佳路径中符合边碰撞查询条件的两个相邻的组状态依时序分别为第二组状态和第三组状态，第一组最佳路径中符合边碰撞查询条件的可控车辆均为第二可控车辆，第二可控车辆在第二组状态中所处的位置为第一位置，第一位置如为实顶点则第一位置被定义为第四实顶点，第一位置如为虚顶点则该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一位置前且最接近第一位置的实顶点为第四实顶点；第二可控车辆在第三组状态中所处的位置为第二位置，第二位置如为实顶点则第二位置被定义为第五实顶点，第二位置如为虚顶点则该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第二位置后且最接近第二位置的实顶点为第五实顶点；该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第五实顶点后的相邻实顶点为第六实顶点；对第一车辆转移系统通过第一修正方法生成第二车辆转移系统；所述第二车辆转移系统被定义为包括每个车辆从任一实顶点转移至相邻实顶点或其自身的转移代价；所述第一修正方法包括：对第一车辆转移系统中所有第一可控车辆的
所有第二实顶点和所有第三实顶点均增加转移至其自身的第一转移代价，对第一车辆转移系统中所有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除最佳路径算法运行结果中车辆碰撞的方法，所述车辆数量至少为两个，其中至少有一个是可控车辆；所述最佳路径算法依序包括路径规划子算法和最佳路径子算法；所述路径规划子算法用于获取车辆转移系统以并生成组转移系统；所述最佳路径子算法用于获取组转移系统并生成作为最佳路径算法运行结果的组最佳路径；所述车辆转移系统包括每个车辆从任一实顶点转移至相邻实顶点的转移代价；所述组转移系统包括所有组状态和从各组状态转移至相邻组状态的转移代价；其中组状态定义有同一时刻所有车辆的位置且其中至少一个车辆位于实顶点，组状态中不位于实顶点的车辆的位置被定义为虚顶点；相邻组状态是指某一组状态无需经过其他组状态即能到达的组状态；所述组最佳路径包括组最佳进入循环前路径和组最佳循环路径，组最佳进入循环前路径包括依时序排列的若干组状态；组最佳循环路径包括单向循环的依时序排列的若干组状态，其中依时序彼此邻接的两个组状态为相邻组状态，组最佳循环路径中排列于最后的组状态与最佳循环路径中排列于最前的组状态依时序彼此邻接；所述路径规划子算法获取第一车辆转移系统和任务规约并生成第一组转移系统；所述最佳路径子算法获取第一组转移系统并生成作为最佳路径算法运行结果的第一组最佳路径；其特征是，所述方法包括如下步骤：依据点碰撞查询条件在第一组最佳路径中查询获得所有第一可控车辆、第一实顶点、第二实顶点和第三实顶点；依据边碰撞查询条件在第一组最佳路径中查询获得第二可控车辆、第四实顶点、第五实顶点和第六实顶点；所述点碰撞查询条件为同一组状态中至少存在两个车辆位于同一实顶点，第一组最佳路径中符合点碰撞查询条件的组状态为第一组状态；在第一组状态中所有与其他车辆位于同一实顶点的可控车辆均为第一可控车辆；第一可控车辆在第一组状态中的位置为第一实顶点；该第一可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一实顶点前的相邻实顶点为第二实顶点；该第一可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一实顶点后的相邻实顶点为第三实顶点；所述第一车辆最佳路径包括第一组最佳路径中任一车辆依时序排列的若干位置；所述边碰撞查询条件为两个相邻的组状态中至少存在两个车辆的位置彼此互换，第一组最佳路径中符合边碰撞查询条件的两个相邻的组状态依时序分别为第二组状态和第三组状态，第一组最佳路径中符合边碰撞查询条件的可控车辆均为第二可控车辆，第二可控车辆在第二组状态中所处的位置为第一位置，第一位置如为实顶点则第一位置被定义为第四实顶点，第一位置如为虚顶点则该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第一位置前且最接近第一位置的实顶点为第四实顶点；第二可控车辆在第三组状态中所处的位置为第二位置，第二位置如为实顶点则第二位置被定义为第五实顶点，第二位置如为虚顶点则该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第二位置后且最接近第二位置的实顶点为第五实顶点；该第二可控车辆对应的第一车辆最佳路径中位于第五实顶点后的相邻实顶点为第六实顶点；对第一车辆转移系统通过第一修正方法生成第二车辆转移系统；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻骁，郑逸炜，兰维瑶，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：