基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航方法及系统与流程

本发明涉及智能小车，具体是涉及基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航方法及系统。

背景技术：

1、目前对于检修小车的自主巡航还存在着无法根据多个巡检目标的不同特性对巡检目标进行分类，无法根据巡检目标对巡航路径进行准确规划，使得巡检数据缺乏稳定性，无法检修小车遭遇障碍物时进行有效的路径调整的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航方法及系统，本技术方案解决了上述背景技术中提出的无法根据多个巡检目标的不同特性对巡检目标进行分类，无法根据巡检目标对巡航路径进行准确规划，使得巡检数据缺乏稳定性，无法检修小车遭遇障碍物时进行有效的路径调整的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航方法，包括：

4、获取巡检信息，所述巡检信息包括巡检目标信息和巡检区域信息；

5、根据巡检信息，对检修小车巡航路径进行规划，获取巡航规划路径信息，所述巡航规划路径信息包括巡航起始点信息和若干段不同巡检目标之间的巡航规划路径信息；

6、以巡航规划路径信息为基准，检修小车进行巡航，每当检修小车巡航至巡检目标时，将巡航规划路径中该巡检目标的下一巡检目标作为当前巡航目标；

7、其中，若检修小车检测到障碍物，则对障碍物进行规避，直至检测到检修小车与当前巡航目标间未存在障碍物，获取检修小车位置信息；

8、根据检修小车位置信息，判断是否需要对巡航规划路径进行调整，若否，则对检修小车位置和当前巡航目标的巡航轨迹进行调整，当前巡航目标后的巡航轨迹路径保持不变，若是，则对巡航规划路径进行调整。

9、优选的，所述根据巡检信息，对检修小车巡航路径进行规划，获取巡航规划路径信息，具体包括：

10、根据巡检信息，将巡检目标分为一级巡检目标和二级巡检目标，获取巡检目标分类信息；

11、根据巡检区域模型信息，以其中一个二级巡检目标为起点，以最近的二级巡检目标为下一连接点，直至二级巡检目标达到五个，获取起始路径设计方案信息，所述起始路径设计方案信息包括以每个二级巡检目标为起点的起始路径设计方案；

12、对起始路径设计方案进行筛选，获取起始路径规划信息，所述起始路径的第五个二级巡检目标为次级巡航起始点；

13、以次级巡航起始点为基准，根据一级巡检目标的坐标信息，计算巡检目标特征系数；

14、以巡检目标特征系数最小的一级巡检目标与次级巡航起始点的距离作为第一预设距离，以巡检目标特征系数最大的一级巡检目标与次级巡航起始点的距离作为第二预设距离；

15、将与次级巡航起始点的距离小于第一预设距离的范围区作为第一巡检范围区，将与次级巡航起始点的距离大于第一预设距离小于第二预设距离的范围区作为第二巡检范围区，将与次级巡航起始点的距离大于第一预设距离的范围区作为第三巡检范围区；

16、对每个巡检范围区的巡航路径进行规划，并按从第一巡检范围区到第二巡检范围区，再到第三巡检范围区的顺序，对三个巡检范围区的巡航规划路径进行连接，获取巡航规划路径信息；

17、其中，巡检目标特征系数的计算公式为：

18、；式中，为第y个一级巡检目标的巡检目标特征系数，为第y个一级巡检目标的目标巡检指数，为第y个一级巡检目标与次级巡航起始点的距离。

19、优选的，所述根据巡检信息，将巡检目标分为一级巡检目标和二级巡检目标，获取巡检目标分类信息，具体包括：

20、基于巡检目标工作内容分析，将巡检目标分为主要目标和次要目标，并设置不同的权重；

21、根据巡检信息，建立区域平面模型，获取巡检区域模型信息，所述巡检区域模型信息包括巡检目标坐标信息；

22、基于主要目标和次要目标的不同权重和巡检目标坐标信息，获取目标巡检指数；

23、基于目标巡检指数，将巡检目标分为一级巡检目标和二级巡检目标，获取巡检目标分类信息；

24、其中，若第x个巡检目标的目标巡检指数，则该巡检目标为一级巡检目标，若，则该巡检目标为二级巡检目标；

25、所述目标巡检指数的计算公式为：

26、；式中，为第x个巡检目标的目标巡检指数，为第x个巡检目标的权重，为第i个巡检目标的权重，其中，若巡检目标为主要目标，则，若巡检目标为次要目标，则，为第x个巡检目标与第i个巡检目标的距离，n为巡检目标总数。

27、优选的，所述对起始路径设计方案进行筛选，获取起始路径规划信息，具体包括：

28、获取巡检目标历史数据，所述巡检目标历史数据包括每个巡检目标的历史巡检数据；

29、根据巡检目标历史数据中的巡检目标正常数据，获取巡检目标状态变化率，即单位时间内巡检目标状态的变化幅度；

30、根据起始路径设计方案信息和巡检目标状态变化率，计算起始路径质量指数；

31、以起始路径质量指数最大的起始路径设计方案作为检修小车起始路径，获取起始路径规划信息；

32、其中，起始路径质量指数的计算公式为：

33、；式中，e为起始路径质量指数，为起始路径设计方案中第j个二级巡检目标的巡检目标状态变化率，为起始路径设计方案中第j+1个二级巡检目标的巡检目标状态变化率，为起始路径设计方案中第j个二级巡检目标与第j+1个二级巡检目标的巡航路径长度。

34、优选的，所述对每个巡检范围区的巡航路径进行规划，具体包括：

35、获取检修小车参数信息，所述检修小车参数信息包括检修小车转向半径信息、检修小车速度信息和检修小车传感器参数信息；

36、根据第一巡检范围区、第二巡检范围区和第三巡检范围区，获取每个巡检范围区内的巡检目标信息；

37、以每个巡检范围区内的巡检路径特征点为巡航路径起始点，以巡航优先指数最大的巡检目标作为下一巡检目标，获取每个巡检范围区的巡航规划路径；

38、其中，第一巡检范围区的巡检路径特征点为次级巡航起始点，第二巡检范围区的巡检路径特征点为巡检目标特征系数最小的一级巡检目标，第三巡检范围区的巡检路径特征点为巡检目标特征系数最大的一级巡检目标；

39、所述巡航优先指数的计算公式为：

40、；式中，g为巡航优先指数，q为巡检目标的目标巡检指数，h为巡检目标与巡航规划路径中上一个巡检目标的距离，为巡检目标的巡航规划路径与巡航规划路径中上一个巡检目标的巡航规划路径的夹角，r为检修小车最小转向半径，为检修小车最小转向半径时的转向弧长。

41、优选的，所述根据检修小车位置信息，判断是否需要对巡航规划路径进行调整，具体包括：

42、获取规避动作路径信息，所述规避动作路径信息为检修小车进行规避动作的行驶路径，所述规避动作路径信息包括避障起始点信息；

43、根据检修小车位置信息，对检修小车位置和当前巡航目标的巡航轨迹进行规划，获取避障修正路径信息；

44、根据避障修正路径信息和规避动作路径信息，获取检修小车转向系数：

45、；

46、式中，为检修小车转向系数，为避障修正路径和规避动作路径的夹角；

47、其中，若，则根据巡航规划路径信息，获取检修小车进行规避动作前的原始巡航路径；

48、根据规避动作路径和原始巡航路径，获取路径偏离系数；

49、基于检修小车巡检需求，获取路径偏离系数阈值；

50、若路径偏离系数未超出路径偏离系数阈值，则根据避障修正路径信息，检修小车对当前巡航目标进行巡航；

51、若或路径偏离系数超出路径偏离系数阈值，则根据巡航规划路径信息和检修小车位置信息，获取未巡检目标信息；

52、基于未巡检目标信息的巡航优先指数，重新对未巡检目标的巡航路径进行规划，获取巡航路径二次规划信息；

53、根据巡航路径二次规划信息，对未巡检目标信息进行巡航；

54、所述路径偏离系数的计算公式为：

55、；

56、式中，为路径偏离系数，k为避障起始点与检修小车位置的距离，为规避动作路径和原始巡航路径的夹角。

57、进一步的，提出基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航系统，用于实现如上述的自主巡航方法，包括：

58、主控制模块，所述主控制模块用于根据目标巡检指数，将巡检目标分为一级巡检目标和二级巡检目标，获取巡检目标分类信息，以起始路径质量指数最大的起始路径设计方案作为检修小车起始路径，获取起始路径规划信息，根据检修小车位置信息，判断是否需要对巡航规划路径进行调整，根据巡检信息，对检修小车巡航路径进行规划，获取巡航规划路径信息，以巡航规划路径信息为基准，检修小车进行巡航，根据检修小车位置信息，对检修小车位置和当前巡航目标的巡航轨迹进行规划，获取避障修正路径信息，基于未巡检目标信息的巡航优先指数，重新对未巡检目标的巡航路径进行规划，获取巡航路径二次规划信息；

59、信息获取模块，所述信息获取模块用于获取巡检信息、巡检目标信息和巡检区域信息，根据巡检信息，建立区域平面模型，获取巡检区域模型信息，获取巡检目标历史数据、检修小车参数信息、检修小车转向半径信息、检修小车速度信息和检修小车传感器参数信息，根据巡检目标历史数据中的巡检目标正常数据，获取巡检目标状态变化率；

60、评估模块，所述评估模块用于根据主要目标和次要目标的不同权重和巡检目标坐标信息，获取目标巡检指数，根据起始路径设计方案信息和巡检目标状态变化率，计算起始路径质量指数，以次级巡航起始点为基准，根据一级巡检目标的坐标信息，计算巡检目标特征系数，根据避障修正路径信息和规避动作路径信息，获取检修小车转向系数，根据规避动作路径和原始巡航路径，获取路径偏离系数；

61、显示模块，所述显示模块与主控制模块交互，用于显示巡检目标、巡航规划路径信息、避障修正路径信息、规避动作路径信息和巡航路径二次规划信息。

62、可选的，所述主控制模块，具体包括：

63、控制单元，所述控制单元用于根据巡检信息，对检修小车巡航路径进行规划，获取巡航规划路径信息，以巡航规划路径信息为基准，检修小车进行巡航，根据检修小车位置信息，对检修小车位置和当前巡航目标的巡航轨迹进行规划，获取避障修正路径信息，基于未巡检目标信息的巡航优先指数，重新对未巡检目标的巡航路径进行规划，获取巡航路径二次规划信息；

64、信息接收单元，所述信息接收单元与信息获取模块和评估模块交互，用于接收数据并传送至判断单元；

65、判断单元，所述判断单元用于根据目标巡检指数，将巡检目标分为一级巡检目标和二级巡检目标，获取巡检目标分类信息，以起始路径质量指数最大的起始路径设计方案作为检修小车起始路径，获取起始路径规划信息，根据检修小车位置信息，判断是否需要对巡航规划路径进行调整。

66、可选的，所述信息获取模块，具体包括：

67、第一获取单元，所述第一获取单元用于获取巡检信息、巡检目标信息和巡检区域信息，根据巡检信息，建立区域平面模型，获取巡检区域模型信息；

68、第二获取单元，所述第二获取单元用于获取巡检目标历史数据、检修小车参数信息、检修小车转向半径信息、检修小车速度信息和检修小车传感器参数信息，根据巡检目标历史数据中的巡检目标正常数据，获取巡检目标状态变化率。

69、可选的，所述评估模块，具体包括：

70、第一评估单元，所述第一评估单元用于根据主要目标和次要目标的不同权重和巡检目标坐标信息，获取目标巡检指数，根据起始路径设计方案信息和巡检目标状态变化率，计算起始路径质量指数，以次级巡航起始点为基准，根据一级巡检目标的坐标信息，计算巡检目标特征系数；

71、第二评估单元，所述第二评估单元用于根据避障修正路径信息和规避动作路径信息，获取检修小车转向系数，根据规避动作路径和原始巡航路径，获取路径偏离系数。

72、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

73、本发明提出基于多目标路径规划寻优的检修小车自主巡航方法及系统，通过目标巡检指数实现对巡检目标的分类，提高了巡航路径规划效率，通过起始路径对检修小车的巡检数据进行检验，确保了巡检数据的准确性和可靠性，通过巡航优先指数，有效地选择最优路径，提高了巡航效率，通过检修小车转向系数和路径偏离系数实时调整路径，增强运行的安全性和可靠性，实现巡航路径的灵活调度。