[發明專利]一種基于物聯網的運輸車自動引導系統及其方法

有效

• 申請號: 201911020439.X
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110658827B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 侯躍恩;鄧嘉明;王榮華;許兆高;林粵明
• 申請（專利權）人: 嘉應學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 羅振國

1.一種基于物聯網的運輸車自動引導系統，其特征在于：包括車載終端、定位獲取模塊、姿態獲取模塊、狀態距離分析模塊、分析服務器、運輸存儲數據庫、通信傳輸模塊和管理控制終端；

所述分析服務器分別與車載終端、姿態獲取模塊、狀態距離分析模塊、運輸存儲數據庫和通信傳輸模塊連接，車載終端與狀態距離分析模塊連接，定位獲取模塊與姿態獲取模塊連接，通信傳輸模塊與管理控制終端連接；

所述車載終端用于檢測運輸車周圍距離障礙物的距離、采集運輸車前進方向的圖像信息以及檢測運輸車的速度，并將檢測的距離障礙物的距離以及圖像信息發送至狀態距離分析模塊，將檢測的運輸車的速度發送至分析服務器；

所述狀態距離分析模塊用于接收車載終端發送的運輸車前后左右側面距離障礙物的距離以及運輸車前方的圖像信息，對接收的圖像信息中運輸車前方區域劃分成n個前方子區域，并統計t時刻運輸車距離各前方子區域內障礙物的距離，將障礙物距離組成障礙物距離向量S_t＝[s_1t,s_2t,...,s_it,...,s_nt]^T，s_it表示為t時刻運輸車距離第i個前方子區域內障礙物的距離，并將t時刻運輸車距離各前方子區域內的障礙物的距離所構成的障礙物距離向量發送至分析服務器；

所述定位獲取模塊安裝在運輸車上，用于獲取運輸車在t時刻的位置信息，并將獲取的運輸車的位置信息發送至姿態獲取模塊；

所述姿態獲取模塊用于建立運輸車所在運輸環境下的二維地圖，并接收定位獲取模塊發送的運輸車的位置信息導入至二維地圖上，提取運輸車在二維地圖上的位置坐標，為A_t(x_t,y_t)，并統計運輸車前進方向與二維地圖中的OX正向軸的夾角α_t，并將運輸車的位置坐標以及運輸車前進方向與二維地圖中的OX正向軸間的夾角發送至分析服務器；

所述運輸存儲數據庫用于存儲運輸車的目標位置，存儲運輸車距離障礙物的安全距離最小閾值S_a、碰撞距離S_b以及到達目標位置允許的偏移量距離S_p，并存儲運輸車的運動動作集合，運動動作集合B(b1,b2,b3)，b1表示為向左轉，轉動角度為-φ，b2表示為向右轉，轉動角度為φ，φ＞0，b3表示為保持直行，取值為0；

所述分析服務器用于接收接收姿態獲取模塊發送的運輸車的位置坐標以及運輸車前進方向與OX正向軸的夾角，統計經Δt時間后的位置狀態，分別為x_t+Δt、y_t+Δt和α_t+Δt，x_t+Δt、y_t+Δt表示為經Δt時間后運輸車的坐標，α_t+Δt表示為經Δt時間后運輸車前進方向與OX正向軸的夾角；

所述分析服務器獲取通信傳輸模塊發送的運輸車的目標位置，根據運輸車的目標位置以及運輸車所在的位置，統計運輸車距離目的地的距離l_t，并統計目的地與運輸車導向的角度偏移度建立運輸車空間位置狀態，運輸車空間位置狀態表示為并將統計的運輸車距離目的地的距離以及目的地與運輸車間的角度偏移度發送至通信傳輸模塊；

同時，分析服務器接收狀態距離分析模塊發送的障礙物距離向量，提取運輸存儲數據庫中運輸車距離障礙物的安全距離最小閾值S_a、碰撞距離S_b以及到達目標位置允許的偏移量距離S_p，根據安全距離最小閾值、碰撞距離以及允許的偏移量距離，判斷運輸車預期的狀態，所述運輸車預期的狀態表達式i＝1,2，...，n，其中，F1表示為當運輸車距離障礙物大于安全距離最小閾值，且未到達目標位置，F2表示為當運輸車距離障礙物距離小于安全距離最小閾值,F3表示為運輸車到達預定的目標位置，任務完成，F4表示為運輸車與障礙物發生碰撞，分析服務器根據運輸車的狀態，判斷運輸車從當前狀態切換成下一狀態對應的預期狀態值方程U，且建立運輸車預期的狀態U與動作動作集合B間的映射關系，并根據狀態與動作間的映射關系以及預期狀態值方程，計算運輸車從當前狀態切換成下一狀態對應的引導動作函數，篩選出引導動作函數中最大的引導系數，以提取最大的引導動作函數對應的當前狀態，并提取該當前狀態對應的映射動作，將映射動作用于引導運輸車的運行，直至運輸車到達F3狀態為止，即運輸車在二維地圖中的坐標位置與目標位置相重合，達到目標位置；

另外，分析服務器統計運輸車在運輸的過程中與障礙物發生碰撞的次數，并將碰撞的次數發送至管理控制終端；

通信傳輸模塊用于接收分析服務器發送的運輸車距離目的地的距離、目的地與運輸車間的角度偏移度以及運輸車到達目的地過程中與障礙物碰撞的次數發送至管理控制終端，并接收管理控制終端發送的運輸車的目標位置；

所述管理控制終端用于接收通信傳輸模塊發送的運輸車距離目的地的距離、目的地與運輸車間的角度偏移度運輸車到達目的地過程中與障礙物碰撞的次數，并進行顯示。