[发明专利]一种基于路侧导引的露天矿区多车协同装载路径规划方法

说明书

本发明涉及一种基于路侧导引的露天矿区多车协同装载路径规划方法，属于多智能体路径规划领域，解决了现有技术中多智能体同时路径规划时效率不高，寻找冲突时间长以及无法在要求的时间内解决冲突的问题。本发明在原有起点和终点共同建立搜索树的基础上，再依据障碍物的分布选取过渡点，创建第三棵随机搜索树，同时，引入路侧设备进行碰撞检测并重规划路径。采用本发明的方法将多车路径分阶段细化，解决冲突时花费时间少，重规划路径的实时性较好，并且路径规划效率高。

技术领域

本发明属于多智能体路径规划技术领域，涉及一种基于路侧导引的露天矿区多车协同装载路径规划方法。

背景技术

路径规划可以分为全局路径规划和局部路径规划。常见的路径规划步骤主要分为环境建模、路径搜索和路径平滑。环境建模是将我们生活的空间进行抽象处理，正确的空间建模是路径搜索的重要基础；路径搜索基于环境建模规划路径；路径平滑在于实现搜索路径的可行性，提供更合理的解决方案。对于复杂的多智能体装载货物情况下的全局路径规划方法更是需求目前研究的重点。

目前，常用的方法有基于增强的基于冲突的搜索算法，简称ECBS算法，上层去寻找冲突，下层负责重新规划路径，并且相对于CBS算法，加入了聚焦搜索，上层找出碰撞数较少的节点去进行扩展，这样使得下层可以更快的找到次优解。

但是，在实践的过程中，上述方法至少存在如下问题：

1.当环境拥挤，智能体数目多时，路径规划时间较长，甚至无法规划；

2.对于无法规划的情况，不能结束规划过程；

3.规划过程应智能体的自身动作而导致路径规划误差；

4.路径规划过程中容易陷入局部搜索，增加了路径规划成本。

5.在进行扩展的过程中，使上层的最优解下界几乎不增加，这就使得整个规划过程不能保证在合理的时间范围内完成。

6.只能给已有多智能体规划路径，不允许新加入新的智能体。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于路侧导引的露天矿区多车协同装载路径规划方法，用以解决现有方法多智能体同时运行时容易发生冲突、规划过程容易局部卡死以及无法在合理的时间内完成规划的问题。

本发明提供的一种基于路侧导引的露天矿区多车协同装载路径规划方法，具体步骤如下：

步骤1，根据每辆车的初始路径划分行驶阶段，每个行驶阶段均设置起点和终点；

步骤2，设置每个行驶阶段的过渡点：

每个行驶阶段的起点和终点相连获得对应的阶段连线；

过渡点生成方法为：基于阶段连线生成过渡点，若阶段连线上无障碍物，以该阶段连线的中心点作为过渡点；若该阶段连线上有障碍物，以该阶段连线为界将障碍物划分为左右区域，计算左侧区域障碍物总面积S_左障与右侧区域障碍物总面积S_右障，若S_左障≥S_右障，在该阶段连线的垂直平分线的右侧选取距离垂点N个车身长的点作为过渡点，若S_右障≥S_左障，在该阶段连线的垂直平分线的左侧选取距离垂点N个车身长的点作为过渡点；

步骤3，使用获得的每个行驶阶段的起点、过渡点和终点作为三棵随机搜索树的根节点，基于RRT随机采样法生成每辆车的过程路径；

步骤4，为每条行驶阶段对应的区域设置路侧设备；各个路侧设备提取所有经过其检测区域的每辆车的过程路径；

步骤5，各个路侧设备将所提取出的过程路径进行碰撞检测并重新规划过程路径：