[發明專利]基于動態最優路徑規劃的多任務無人集群控制系統及方法

在審

• 申請號: 202211323870.3
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115631645A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 曲超;任炎芳;靳曉洋
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G08G1/0968
• 分類號: G08G1/0968;G08G1/0967;H04W4/44
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 覃釗雄

1.基于動態最優路徑規劃的多任務無人集群控制系統，其特征在于，包括實體層和管理層，所述實體層包括無人設備、路側單元和接入基站，所述管理層包括邊緣計算層和云計算層；

所述實體層的無人設備通過無線傳輸連接路側單元，路側單元連接接入基站，接入基站通過有線網絡或無線網絡或衛星通訊連接到管理層的處理節點；

所述邊緣計算層由邊緣計算節點組成，用于處理所管轄區域內基本路網信息，并對實時信息進行處理；

所述云計算層由部署在云端的算力集群組成，用于管轄區域內的跨中間層各無人設備的全局路徑規劃和調優，完成對整個區域內的車流控制及整體效能優化，以及對于突發事件的道路管控、策略更新。

2.基于動態最優路徑規劃的多任務無人集群控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、被控制無人設備進行行駛姿態、移動速度和規避障礙行為的數據采集及基本處理，將處理結果發送到路側單元；

S2、路側單元將收集到的數據經由接入基站發送至邊邊緣計算層的能覆蓋無人設備的對應邊緣計算節點，由邊緣計算節點計算在其覆蓋范圍內的無人設備的運行軌跡；

S3、若無人設備的當前位置與目標位置處于同一邊緣節點控制范圍，則計算無人設備從當前位置到目標位置的最短路徑；對該無人設備進行最短路徑移動迭代：預測在下一個周期當前無人設備沿最短路徑移動到下一個元胞；

若該元胞當前被另一無人設備占用，則遞推計算無人設備最短路徑并沿無人設備最短路徑移動；在保證不出現死鎖、回退的條件下規劃每一個無人設備的下一周期位置；在下一周期到來時按規劃結果移動集群中的無人設備；

S4、在邊緣計算節點控制范圍內，將S3的計算結果通過路網控制層的路側單元發送到對應的無人設備，無人設備接收到信號后改變其運行軌跡；

S5、若無人設備當前位置與目標位置不處于同一邊緣計算節點控制范圍，則將邊緣計算節點控制范圍及目標位置上傳至云計算層；云計算節點根據邊緣節點的拓撲位置關系計算該無人設備當前位置與目標位置之間的最短路徑；將當前位置與目標位置之間的最短路徑分別發送至控制無人設備當前位置的邊緣計算節點及控制到達目標位置的邊緣計算節點；在邊緣計算節點控制范圍內將離開邊緣計算節點控制范圍的最后元胞看作目標節點，按當前位置與目標位置處于同一邊緣計算節點控制范圍進行動態最短路徑移動控制；

S6、無人集群在每次迭代周期接收所處控制范圍所對應的邊緣計算節點的控制指令進行移動，直到到達目標位置。

3.根據權利要求2所述的基于動態最優路徑規劃的多任務無人集群控制方法，其特征在于，所述基本處理的步驟包括數據格式轉換和封裝。

4.根據權利要求2所述的基于動態最優路徑規劃的多任務無人集群控制方法，其特征在于，所述最短路徑的動態最優路徑規劃算法包括：

S101、借助元胞自動機和離散化的基本思想，將空間和時間進行離散化處理；

S102、在應用場景中，群體性能的最優化在一定時間區間內交通流用最大化來表示；

S103、定義綜合群體目標和個體目標將多目標集群控制最優化目標；

S104、進行引入動態個體權值的計算；

S105、優先迭代權值最優的個體。