路径优化方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种路径优化方法、装置、电子设备及存储介质，在一定的约束条件下，对离散曲线点集进行预处理得到全局路径，进而对全局路径进行动态切割式的局部优化，即将全局路径切分成一小段的局部路径，对于该局部路径的优化视作QP问题来解决，并且，在完成一小段的局部路径后需要对剩余路径优化，局部与局部的连接又有一定的处理，最终完成全局的优化工作。这就实现路径的快速的优化生成，并具有良好的可拓展使用的特性。可拓展使用的特性。可拓展使用的特性。

【技术实现步骤摘要】
路径优化方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及软件
，更具体地说，涉及一种路径优化方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]曲线的设计，在许多领域都有着广泛的应用。以农业为例，在地形较为复杂的地况下，通常需要设计一条曲线路径来进行跟踪作业。而设计一条比较完美的曲线路径通常可以通过直接设计一条3次及以上的多项式(保证曲率变化连续)来生成。然而该类设计存在一定的局限性，比如不贴合边界，设计路径中存在障碍物需要人为修整路径等。同时当路径的设计是在图上选点的话，由于地图和实际地块存在一定的投影偏差，不能完全表示真实路径。
[0003]故现有使用的技术，更一般的方式是通过车辆在地块范围内人为采集一系列离散点作为跟踪的路径点集，此类离散点能够很好的贴合边界，不存在投影偏差等问题。而现有技术中也存在一些问题，比如人为采集的离散路径曲率及其变化不连续，在重复跟踪时影响其控制精度。目前也有对离散路径进行一定的连续优化处理算法，但其作全局优化时，效率低计算量大，不适合在实际工程等嵌入式设备上部署运行。且全局优化时考虑的是整体的一个调整，而对于局部本身实际存在的较小偏差会过度修正。除此之外当需要使用角度作一些拓展运算时，采集的离散点角度抖动较大不可用。
[0004]所以，如何找到一种满足各种约束，能在实际工程应用上使用的方法是提高作业效率，进一步推广自动化应用场景的重要前提。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种路径优化方法、装置、电子设备及存储介质，技术方案如下：
[0006]一种路径优化方法，所述方法包括：
[0007]获取约束条件，并根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，以获得满足优化需求的全局路径；
[0008]对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径；
[0009]通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径；
[0010]确定所述全局路径中除所述局部路径以外的剩余路径、以及所述局部优化路径中与所述剩余路径相邻的部分路径，将所述部分路径加入至所述剩余路径中以构建新的全局路径，并返回执行所述对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径，这一步骤，直到所述剩余路径为空。
[0011]优选的，所述获取约束条件，包括：
[0012]获取距离约束、曲率约束和弧长约束中的任意一种。
[0013]优选的，所述根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，包括：
[0014]对待处理的离散曲线点集执行投影转换、点集过滤、以及所述约束条件对应参数化的处理操作。
[0015]优选的，所述通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径，包括：
[0016]计算拟合离散数据至多项式成本矩阵；
[0017]计算平滑约束下伪加速度变化成本矩阵；
[0018]计算路径约束矩阵确保变化的连续性，以及计算边界约束矩阵确保变化的连续性，实现两种约束下拉式算子的等式QP求解。
[0019]一种路径优化装置，所述装置包括：
[0020]预处理模块，用于获取约束条件，并根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，以获得满足优化需求的全局路径；
[0021]动态切割模块，用于对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径；
[0022]局部优化模块，用于通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径；
[0023]路径构建模块，用于确定所述全局路径中除所述局部路径以外的剩余路径、以及所述局部优化路径中与所述剩余路径相邻的部分路径，将所述部分路径加入至所述剩余路径中以构建新的全局路径，并触发所述动态切割模块，直到所述剩余路径为空。
[0024]优选的，所述预处理模块获取约束条件，包括：
[0025]获取距离约束、曲率约束和弧长约束中的任意一种。
[0026]优选的，所述预处理模块根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，包括：
[0027]对待处理的离散曲线点集执行投影转换、点集过滤、以及所述约束条件对应参数化的处理操作。
[0028]优选的，所述局部优化模块通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径，包括：
[0029]计算拟合离散数据至多项式成本矩阵；计算平滑约束下伪加速度变化成本矩阵；计算路径约束矩阵确保变化的连续性，以及计算边界约束矩阵确保变化的连续性，实现两种约束下拉式算子的等式QP求解。
[0030]一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个存储器和至少一个处理器；所述存储器存储有程序，所述处理器调用所述存储器存储的程序，所述程序用于实现所述的路径优化方法。
[0031]一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行所述的路径优化方法。
[0032]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0033]本专利技术提供一种路径优化方法、装置、电子设备及存储介质，在一定的约束条件下，对离散曲线点集进行预处理得到全局路径，进而对全局路径进行动态切割式的局部优化，即将全局路径切分成一小段的局部路径，对于该局部路径的优化视作QP问题来解决，并且，在完成一小段的局部路径后需要对剩余路径优化，局部与局部的连接又有一定的处理，
最终完成全局的优化工作。这就实现路径的快速的优化生成，并具有良好的可拓展使用的特性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例提供的路径优化方法的方法流程图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的路径优化方法的逻辑示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例提供的第一条局部路径的示意图；
[0038]图4为本专利技术实施例提供的第一条局部路径优化前后位置对比示意图；
[0039]图5为本专利技术实施例提供的第一条局部路径优化前后角度对比示意图；
[0040]图6为本专利技术实施例提供的选取的重复路径段(即部分路径)示意图；
[0041]图7为本专利技术实施例提供的不同优化角度的对比示意图；
[0042]图8为本专利技术实施例提供的不同连接后第1、2段路径优化前后角度对比示意图；
[0043]图9为本专利技术实施例提供的全局优化前后曲率变化示意图；
[0044]图10为本专利技术实施例提供的全局优化前后角度变化示意图；
[0045]图11为本专利技术实施例提供的分段及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路径优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取约束条件，并根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，以获得满足优化需求的全局路径；对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径；通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径；确定所述全局路径中除所述局部路径以外的剩余路径、以及所述局部优化路径中与所述剩余路径相邻的部分路径，将所述部分路径加入至所述剩余路径中以构建新的全局路径，并返回执行所述对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径，这一步骤，直到所述剩余路径为空。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取约束条件，包括：获取距离约束、曲率约束和弧长约束中的任意一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，包括：对待处理的离散曲线点集执行投影转换、点集过滤、以及所述约束条件对应参数化的处理操作。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过将所述局部路径的优化视为等式约束的二次规划问题，对所述局部路径进行优化得到对应的局部优化路径，包括：计算拟合离散数据至多项式成本矩阵；计算平滑约束下伪加速度变化成本矩阵；计算路径约束矩阵确保变化的连续性，以及计算边界约束矩阵确保变化的连续性，实现两种约束下拉式算子的等式QP求解。5.一种路径优化装置，其特征在于，所述装置包括：预处理模块，用于获取约束条件，并根据所述约束条件对待处理的离散曲线点集进行预处理，以获得满足优化需求的全局路径；动态切割模块，用于对所述全局路径进行动态切割得到待优化的局部路径；局部优化模...

【专利技术属性】
技术研发人员：万印康，唐李征，
申请(专利权)人：西安合众思壮导航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：