[發明專利]一種無人車與無人機協同的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202210819762.9
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115079701A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 徐坤;張遠廣;李慧云
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏;成丹

1.一種無人車與無人機協同的路徑規劃方法，包括以下步驟：

獲取無人機的待檢目標點集合并選擇無人車的備選停靠點集合；

以設定的目標函數為優化目標，求解車機協同巡檢路徑規劃模型的規劃解，以確定可行的目標點和停靠點；

其中，求解車機協同巡檢路徑規劃模型的規劃解過程中，考慮無人車完成巡檢任務的行駛時間、無人車的等待時間以及無人機需要的充電時間。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標函數表示為：

min T＝t_ugv+Δt+Δt_c

t_ugv＝d_ugv/v_ugv

其中，d_ugv表示無人車從起點出發到終點的行駛路程；v_ugv表示無人車行駛速度；t_ugv表示無人車從起點出發并巡檢完所有目標點后到達終點的行駛時間；Δt表示無人車在停靠點等待無人機的時間；Δt_c表示無人機需要的換電池時間或充電時間；T表示無人車無人機從起點出發并巡檢完所有目標點后到達終點的總耗時。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據以下步驟選擇所述無人車的備選停靠點：

采用等距離散法將路網中的道路分為具有相同間隔的路段，獲取各離散點的坐標存儲在停靠點的坐標矩陣集，構成第一備選停靠點集合。

將各目標點到路網的最近道路點增加到第一備選停靠點集合，擴充成第二備選停靠點集合，作為所選擇的備選停靠點集合。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據以下步驟確定各目標點到路網的最近道路點：

對于道路彎曲情況，在道路外做道路的切線l₁，經過對應目標點做切線l₁的垂線l₂，將l₁和l₂的交點作為該目標點到路網的最近道路點；

對于道路是直線的情況，經過目標點做道路的垂線l₂，將道路與垂線l₂的交點作為目標點到路網的最近道路點。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在求解所述車機協同巡檢路徑規劃模型的規劃解過程中，采用正序號對目標點進行編號，采用負序號對備選停靠點進行編號，規劃解是目標點和停靠點的編號一起組成的一組序列，無人機對目標點按照序號升序進行巡檢。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在求解所述車機協同巡檢路徑規劃模型的規劃解過程中，通過判斷無人車與無人機能否匯合來確定可行的停靠點，包括以下步驟：

對于無人車先到停靠點，等待無人機的情況：

判斷無人車到達停靠點m_i+l′的時間是否小于無人機從停靠點m_i起飛訪問所有目標點再回到停靠點m_i+l′的時間；

對于無人機先到停靠點，等待無人車的情況：

判斷無人車到達停靠點m_i+l′的時間是否小于無人機從停靠點m_i起飛時，無人機能耗下的最大飛行時間；

其中，i和i+l'表示停靠點的索引，當兩種情況都不滿足時，表示無人車與無人機無法匯合，當滿足兩種情況之一時，表示無人車與無人機能夠匯合，將對應停靠點作為可行停靠點。