[發(fā)明專利]一種基于地理信息系統(tǒng)的物流車輛自主路徑規(guī)劃與導航方法

有效

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111457929B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 張浩;陸晨飛
• 申請（專利權）人: 南京工大數(shù)控科技有限公司
• 主分類號: G01C21/30
• 分類號: G01C21/30;G01C21/34;G01S17/931
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 郭智

本發(fā)明公開了一種基于地理信息系統(tǒng)的物流車輛自主路徑規(guī)劃與導航方法，包括步驟為：建立物流車輛自身運動模型及車身自帶激光雷達的觀測模型；從GIS上規(guī)劃出一條從起始點到目標送貨點的最佳路線；利用ArcGIS軟件將園區(qū)路線上的經(jīng)緯度坐標點轉換為物流車系統(tǒng)中可識別的直角柵格坐標；保證物流車輛與障礙物的安全距離，實時解算物流車行進時的無碰撞速度軌跡，同時躲避前方可能的動態(tài)或靜態(tài)障礙物，將速度指令發(fā)送給物流車底盤執(zhí)行機構，到達目標送貨區(qū)域。通過上述方式，本發(fā)明基于GIS規(guī)劃的全局路線，對整個導航過程具有全局引導作用，避免了物流車輛在進行局部規(guī)劃時陷入局部區(qū)域，可提升園區(qū)內物流輸送的安全性和可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及無人車輛自主導航領域，特別是涉及一種基于地理信息系統(tǒng)的物流車輛自主路徑規(guī)劃與導航方法。

背景方法

當代社會電子商務方法、物聯(lián)網(wǎng)方法的快速發(fā)展，物流輸送特別是廠家園區(qū)、倉庫等地區(qū)的物流運送能力變得日益重要。隨著人工智能方法的出現(xiàn)，物流輸送工具和方式正在向智能化、無人化方向快速發(fā)展，成為物流輸送體系的重要環(huán)節(jié)。早期傳統(tǒng)的物流輸送環(huán)節(jié)主要依靠快遞人員及交通工具完成，近年來人工智能方法尤其是無人駕駛方法的出現(xiàn)，使得物流運送能力得到了顯著提升，極大緩解了物流輸送貨物積壓等的巨大壓力，整個過程也更加無人化和安全可靠。

上世紀80年代以來，美國等就研發(fā)出能自動識別貨物并規(guī)劃路線的自動物流輸送系統(tǒng)。國內京東物流也正式投入使用了國內首個最大的機器人倉群進行無人化貨物輸送，全面提升了運營效率。事實上，針對園區(qū)物流的自主輸送包括兩個關鍵步驟：精準便捷的區(qū)域輸送路線和快速安全的車輛避障能力。目前物流輸送環(huán)節(jié)主要依靠磁導航或GPS定位導航實現(xiàn)，難以根據(jù)園區(qū)內的實際建筑及道路分布規(guī)劃配送路線并規(guī)劃避障路徑。對于車輛運送過程中的實時動態(tài)避障，由于貨物體積較大且實時性要求高，不能滿足輸送的安全性要求。實時規(guī)劃園區(qū)物流配送路線并實現(xiàn)有效安全的避障是今后物流車輛自動配送領域的必然趨勢。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種基于GIS的物流車輛路徑規(guī)劃方法。不僅能夠實現(xiàn)園區(qū)等區(qū)域物流輸送路線的有效規(guī)劃，也能滿足車輛的實時避障要求。

為解決上述方法問題，本發(fā)明采用的一個方法方案是：提供一種基于GIS的物流車輛路徑規(guī)劃方法，其特征在于包括以下步驟：

一種基于地理信息系統(tǒng)的物流車輛自主路徑規(guī)劃與導航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、建立物流車輛與車載激光雷達的運動模型及環(huán)境觀測模型；

步驟(2)、根據(jù)所述步驟(1)中物流車輛與激光雷達運動及觀測的數(shù)學模型，在GIS中繪制園區(qū)地圖，規(guī)劃物流車出發(fā)點到目標送貨點的全局路線圖；

步驟(3)、根據(jù)所述步驟(2)中繪制好的GIS園區(qū)地圖及全局路線，對路線中各點經(jīng)緯度坐標進行轉換和提取；

步驟(4)、根據(jù)所述步驟(3)中轉換所得直角柵格坐標，確定車輛行駛路徑，并利用AMCL初始化車體自身位姿；

步驟(5)、根據(jù)所述步驟(4)中確定的車輛姿態(tài)信息進行定位的同時，通過局部路徑規(guī)劃，解算最優(yōu)速度軌跡；

步驟(6)、根據(jù)所述步驟(5)中速度軌跡，將生成的速度指令發(fā)送給物流車底盤執(zhí)行機構，到達目標送貨區(qū)域。

本發(fā)明還提供另一種基于地理信息系統(tǒng)的物流車輛自主路徑規(guī)劃與導航方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)建立物流車輛自身運動學模型，其中車輛自身采用二輪運動差分模型，由車體前部導輪保持車體平衡；

步驟(2)確定激光雷達觀測模型；

步驟(3)在ArcGIS中繪制所在園區(qū)地圖，導出從起始點至目標區(qū)域的全局路線經(jīng)緯度序列數(shù)據(jù)；