[發明專利]一種考慮能源補給的無人設備路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201810321379.4
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108519737B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李龍江;梁昊陽
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種考慮能源補給的無人設備路徑規劃方法，其特征在于，包括：

S1、根據需要到達的任務節點數量建立一個有序任務窗口；

S2、構建能源補給約束下的拓撲圖；步驟S2具體為：

S21、計算無人設備到達某任務節點時至少需要的可移動距離；步驟S21所述計算無人設備到達某任務節點時至少需要的可移動距離，計算式為：

d_N(i)＝min{d(N_i,P₁)，d(N_i,P₂),……,d(N_i,P_m)}

其中，d_N(i)表示無人設備到達任務節點N_i時至少需要的可移動距離，d(N_i,P_t)表示任務節點N_i與能源補給節點P_t之間的距離，m表示能源補給節點的個數，t表示第t個能源補給節點，t＝1,2,3,…，m；

S22、各任務節點及各能源補給節點作為構建拓撲圖的節點集，節點集中的各節點通過獲取鄰居節點分布信息確定拓撲圖的邊集；步驟S22所述邊集確定過程為：

設定無人設備滿能源時可移動距離為d_full；

對于各任務節點，在所有能源補給節點中，若某能源補給節點P_t與任務節點N_i之間的距離小于d_full，則將該能源補給節點P_t視為任務節點N_i的鄰居節點，并將P_t與N_i連成的邊加入邊集E，邊的權重為任務節點N_i與該能源補給節點之間的距離；

對于各能源補給節點，若能源補給節點P_t與節點集中某節點間的距離小于d_full，則可將該節點視為能源補給節點P_t的鄰居節點，并將P_t與該節點連成的邊加入邊集E，邊的權重為能源補給節點P_t到該節點的距離；

S3、根據拓撲圖從任務窗口末端向首端迭代地計算相鄰任務節點之間的最短路徑，得到規劃路徑；步驟S3具體包括以下分步驟：

A1、根據拓撲圖，采用最短路徑算法計算得到某兩個相鄰任務節點之間的最短路徑；根據該最短路徑所經過的各節點按順序得到一個最短路徑節點集合，兩個相鄰任務節點中起始的任務節點為該最短路徑節點集合的第一個節點，另一個任務節點為該最短路徑節點集合的最后一個節點；該最短路徑節點集合中的剩余節點為該最短路徑上順序經過的能源補給節點；

A2、若該最短路徑節點集合中末端兩個節點之間的距離與無人設備到達最后一個節點時至少需要的可移動距離之和大于d_full，則將以末端兩個節點為端點組成的邊從拓撲圖中刪除；并返回步驟A1；否則執行步驟A3；

A3、若該最短路徑節點集合中首端兩個節點之間的距離與無人設備到達第一個節點時至少需要的可移動距離之和大于d_full，則將首端兩個節點為端點組成的邊從拓撲圖中刪除；并返回步驟A1；否則得到當前兩個相鄰任務節點之間的最短路徑，并更新無人設備到達在前任務節點時至少需要的可移動距離等于在當前的該點集合中首端兩個節點之間的距離。

2.根據權利要求1所述的一種考慮能源補給的無人設備路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟S1還包括：當任務窗口內任務節點數量已滿，則將新的任務節點加入一條任務隊列中，否則加入該任務窗口。

3.根據權利要求2所述的一種考慮能源補給的無人設備路徑規劃方法，其特征在于，步驟A1還包括：設定無人設備每一次經過能源補給節點均可加滿能源。

4.根據權利要求3所述的一種考慮能源補給的無人設備路徑規劃方法，其特征在于，步驟S3還包括：當無人設備到達當前任務節點，判斷任務隊列是否為空，若是，則無人設備按照步驟計算的路徑移動至下一個任務節點；否則從任務窗口中刪除當前任務節點，并按順序從任務隊列中去取出一個新的任務節點加到任務窗口尾端，更新步驟A1至步驟A3，得到新的規劃路徑。