CN109471441B - 路面机械设备及其上线规划方法、系统和可读存储介质 - Google Patents

路面机械设备及其上线规划方法、系统和可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种路面机械设备的上线规划方法、上线规划系统、一种路面机械设备及一种计算机可读存储介质。其中，路面机械设备的上线规划方法包括：获取路面机械设备的行进角θ；获取路面机械设备与目标施工线之间的距离L；获取路面机械设备的最小转弯半径Rmin；根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线；其中，行进角θ为路面机械设备的初始行驶方向与目标施工线之间的夹角。本发明提供的路面机械设备的上线规划方法根据不同的工况规划不同的上线路径，以实现最佳的上线规划，使路面机械快速稳定的上线。

Description

路面机械设备及其上线规划方法、系统和可读存储介质
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种路面机械设备的上线规划方法、一种路面机械设备的上线规划系统、一种路面机械设备及一种计算机可读存储介质。
背景技术
随着无人驾驶技术的不断发展，由路面机械参与的特定土方工程，施工周期长，场地固定，对驾驶员来讲施工工况恶劣。因此，路面机械设备的无人施工应需而生。目前的路面机械设备无人施工主要由三部分组成，精准的定位系统，平台规划系统以及单机自动施工系统。在第一次开始自动施工时，路面车辆需要自动行驶到平台规划出来的第一条施工线段上。考虑到车辆起始时离施工线段距离，行进角与施工线段方向的夹角。路面机械设备较笨重，转向缓慢，无法实现原地打方向，所以转向过程中就会有一个最小转弯半径的限制，因此提供一种有效的车辆上线方法成为一种必要。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面在于提出了一种路面机械设备的上线规划方法。
本发明的第二方面在于提出了一种路面机械设备的上线规划系统。
本发明的第三方面在于提出了一种路面机械设备。
本发明的第四方面在于提出了一种计算机可读存储介质。
本发明的第一方面提出了一种路面机械设备的上线规划方法，包括：获取路面机械设备的行进角θ；获取路面机械设备与目标施工线之间的距离L；获取路面机械设备的最小转弯半径Rmin；根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，行进角θ为路面机械设备初始行驶方向与目标施工线之间的夹角。
本发明第一方面提供的路面机械设备的上线规划方法首先获取路面机械设备与目标施工线的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L及路面机械设备自身的最小转弯半径Rmin，综合考虑上述因素，根据实际情况，根据不同的工况规划不同的上线路径，以实现最佳的上线规划，使路面机械快速稳定的上线。
根据本发明上述的上线规划方法，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线的步骤，包括：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ大于45°时，判断距离L是否大于最小转弯半径Rmin；当距离L大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin；当距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算距离L的关联值R是否大于最小转弯半径Rmin，关联值R＝L/(1-cosθ)；当关联值R大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；当关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以三段弧的方式驶向目标施工线。
在该技术方案中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ大于45°时，再判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin。具体地，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin，若关联值R大于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；若关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线，形成一段曲线。
在上述任一技术方案中，优选地，控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。
在该技术方案中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin，且R＝L/(1-cosθ)＞Rmin时，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，此时首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。即规划最简单的路线，控制路面机械设备快速稳定的上线。具体地，关联值R即为该圆弧的曲率半径。
在上述任一技术方案中，优选地，控制路面机械设备以三段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-180+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点；以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，其中，x1为第一预设点的横坐标，y1是第一预设点的纵坐标；以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000031
在该技术方案中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线。具体地，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点，并记录第一预设点的横坐标x1及纵坐标y1，此为第一段弧；然后以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，并记录第二预设点的横坐标x2及纵坐标y2，此为第二段弧；而后再以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第三段弧。其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000041
也就是说，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin时，规划出有三个弧共同形成的上线路径，进而保证路面机械设备在这种情况下快速稳定的上线。
在上述任一技术方案中，优选地，根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线的步骤，还包括：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ小于或等于45°时，判断距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin；当距离L大于(1+cosθ)×Rmin时，控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于(1+cosθ)×Rmin时，判断L是否大于预设距离，当L大于预设距离时，控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线；当L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线。
在该技术方案中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ小于或等于45°时，判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin，若L＞(1+cosθ)×Rmin，则控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；若L＜(1+cosθ)×Rmin，则需进一步判断路面机械设备与目标施工线之间的L是否大于预设距离，具体地，这个预设距离是一个预先设定的很小的数值，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线即可；当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于预设距离时，则需要控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线。
在上述任一技术方案中，优选地，控制路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向目标施工线的步骤，包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点；控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，第四预设点距目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin；以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x4为第四预设点的横坐标，y4是第四预设点的纵坐标。
在该技术方案中，当行进角θ小于或等于45°时，且L大于(1+cosθ)×Rmin时，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点，此为第一段弧；然后控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，直至路面机械设备与目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin，并记录第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4，此为延长线；而后控制路面机械设备以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第二段弧。
在上述任一技术方案中，优选地，控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点；以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))。
在该技术方案中，当行进角θ小于或等于45°时，如果L小于(1+cosθ)×Rmin且L大于预设距离，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点，并记录第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5，此为第一段弧；然后以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))，此为第二段弧，进而通过两段弧的方式控制路面机械设备上线。
本发明的第二方面提出了一种路面机械设备的上线规划系统，包括：获取单元，用于获取路面机械设备的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L及路面机械设备的最小转弯半径Rmin，其中，所述行进角θ为所述路面机械设备的初始行驶方向与所述目标施工线之间的夹角；控制单元，用于根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线。
本发明的第二方面提出的路面机械设备的上线规划系统包括相互配合的获取单元及控制单元。其中，获取单元首先获取路面机械设备与目标施工线的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L及路面机械设备自身的最小转弯半径Rmin，然后控制单元综合考虑上述因素，根据实际情况，根据不同的工况规划不同的上线路径，以实现最佳的上线规划，使路面机械快速稳定的上线。
根据本发明上述的上线规划系统，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，控制单元具体用于：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ大于45°时，判断距离L是否大于最小转弯半径Rmin；当距离L大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin当距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算距离L的关联值R是否大于最小转弯半径Rmin，关联值R＝L/(1-cosθ)；当关联值R大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以1段弧的方式驶向目标施工线；当关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以3段弧的方式驶向目标施工线。
在该技术方案中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ大于45°时，再判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin。具体地，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin，若关联值R大于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；若关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线，形成一段曲线。
在上述任一技术方案中，优选地，控制单元具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。
在该技术方案中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)＞Rmin时，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，此时首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。即，规划最简单的路线，控制路面机械设备快速稳定的上线。具体地，关联值R即为该圆弧的曲率半径。
在上述任一技术方案中，优选地，控制单元具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点；以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180，终止角度为180-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，其中，x1为第一预设点的横坐标，y1是第一预设点的纵坐标；以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000071
Figure BDA0001901011070000072
在该技术方案中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线。具体地，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点，并记录第一预设点的横坐标x1及纵坐标y1，此为第一段弧；然后以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，并记录第二预设点的横坐标x2及纵坐标y2，此为第二段弧；而后再以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第三段弧。其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000081
也就是说，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin时，规划出有三个弧共同形成的上线路径，进而保证路面机械设备在这种情况下快速稳定的上线。
在上述任一技术方案中，优选地，控制单元具体用于：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ小于或等于45°时，判断距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin；当距离L大于(1+cosθ)×Rmin时，控制路面机械设备以2段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于(1+cosθ)×Rmin时，判断距离L是否大于预设距离，当距离L大于预设距离时，控制路面机械设备以2段弧的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线。
在该技术方案中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ小于或等于45°时，判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin，若L＞(1+cosθ)×Rmin，则控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；若L＜(1+cosθ)×Rmin，则需进一步判断路面机械设备与目标施工线之间的L是否大于预设距离，具体地，这个预设距离是一个预先设定的很小的数值，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线即可，可设置为2米；当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于预设距离时，则需要控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线。
在上述任一技术方案中，优选地，控制单元具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点；控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，第四预设点距目标施工线的距离为Rmin；获取第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4；以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x4为第四预设点的横坐标，y4是第四预设点的纵坐标。
在该技术方案中，当行进角θ小于或等于45°时，且L大于(1+cosθ)×Rmin时，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点，此为第一段弧；然后控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，直至路面机械设备与目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin，并记录第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4，此为延长线；而后控制路面机械设备以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第二段弧。
在上述任一技术方案中，优选地，控制单元具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点；获取第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5；以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))。
在该技术方案中，当行进角θ小于或等于45°时，如果L小于(1+cosθ)×Rmin且L大于预设距离，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点，并记录第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5，此为第一段弧；然后以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))，此为第二段弧，进而通过两段弧的方式控制路面机械设备上线。
本发明的第三方面提出了一种路面机械设备，包括上述任一技术方案的上线规划系统。
本发明第三方面提供的路面机械设备，包括上述任一技术方案的上线规划系统，因此具有该上线规划系统的全部有益效果，在此不再赘述。
本发明的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的上线规划方法。
本发明的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项技术方案的路面机械设备的上线规划方法。因此，具有上述任一技术方案的上线规划方法的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出本发明的一个实施例提供的路面机械设备的上线规划方法的流程示意图；
图2示出了本发明一个具体实施例提供的路面机械设备的上线规划方法的流程示意图；
图3为图2所示实施例的路面机械设备的上线规划方法第一种情况下的路线规划图；
图4为图2所示实施例的路面机械设备的上线规划方法第二种情况下的路线规划图；
图5为图2所示实施例的路面机械设备的上线规划方法第三种情况下的路线规划图；
图6为图2所示实施例的路面机械设备的上线规划方法第四种情况下的路线规划图；
图7示出了本发明的一个实施例提供的路面机械设备的上线规划系统的结构框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图7来描述根据本发明一些实施例提供的路面机械设备的上线规划方法、路面机械设备的上线规划系统、路面机械设备及计算机可读存储介质。
本发明第一方面的实施例，提出一种路面机械设备的上线规划方法。
图1示出了根据本发明的第一个实施例的路面机械设备的上线规划方法。如图1所示，该上线规划方法包括：
S102，获取路面机械设备的行进角θ；
S104，获取路面机械设备与目标施工线之间的距离L；
S106，获取路面机械设备的最小转弯半径Rmin；
S108，根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线；
其中，所述行进角θ为所述路面机械设备的初始行驶方向与所述目标施工线之间的夹角。
本发明第一方面提供的路面机械设备的上线规划方法首先获取路面机械设备与目标施工线的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L(路面机械设备与目标施工线的最短距离，即垂直距离)及路面机械设备自身的最小转弯半径Rmin，综合考虑上述因素，根据实际情况，根据不同的工况规划不同的上线路径，以实现最佳的上线规划，使路面机械快速稳定的上线。
在本发明的一个实施例中，优选地，根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线的步骤，包括：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ大于45°时，判断距离L是否大于最小转弯半径Rmin；当距离L大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin；当距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R是否大于最小转弯半径Rmin，R＝L/(1-cosθ)；当关联值R大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；当关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以三段弧的方式驶向目标施工线。
在该实施例中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ大于45°时，再判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin。具体地，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin，若关联值R大于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；若关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线，形成一段曲线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。
在该实施例中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin，且R＝L/(1-cosθ)＞Rmin时，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，此时首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。即，规划最简单的路线，控制路面机械设备快速稳定的上线。具体地，关联值R即为该圆弧的曲率半径。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制路面机械设备以三段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点；以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，其中，x1为第一预设点的横坐标，y1是第一预设点的纵坐标；以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000131
在该实施例中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线。具体地，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点，并记录第一预设点的横坐标x1及纵坐标y1，此为第一段弧；然后以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，并记录第二预设点的横坐标x2及纵坐标y2，此为第二段弧；而后再以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第三段弧。其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000132
也就是说，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin时，规划出有三个弧共同形成的上线路径，进而保证路面机械设备在这种情况下快速稳定的上线。
在本发明的一个实施例中，优选地，根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线的步骤，还包括：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ小于或等于45°时，判断距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin；当距离L大于(1+cosθ)×Rmin时，控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于(1+cosθ)×Rmin时，判断L是否大于预设距离，当距离L大于预设距离时，控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线。
在该实施例中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ小于或等于45°时，判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin，若L＞(1+cosθ)×Rmin，则控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；若L＜(1+cosθ)×Rmin，则需进一步判断路面机械设备与目标施工线之间的L是否大于预设距离，具体地，这个预设距离是一个预先设定的很小的数值，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线即可；当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于预设距离时，则需要控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向目标施工线的步骤，包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点；控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，第四预设点距目标施工线的距离为Rmin；以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x4为第四预设点的横坐标，y4是第四预设点的纵坐标。
在该实施例中，当行进角θ小于或等于45°时，且L大于(1+cosθ)×Rmin时，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点，此为第一段弧；然后控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，直至路面机械设备与目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin，并记录第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4，此为延长线；而后控制路面机械设备以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第二段弧。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线的步骤，具体包括：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点；以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))。
在该实施例中，当行进角θ小于或等于45°时，如果L小于(1+cosθ)×Rmin且L大于预设距离，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点，并记录第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5，此为第一段弧；然后以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))，此为第二段弧，进而通过两段弧的方式控制路面机械设备上线。
图2示出了根据本发明的一个具体实施例的路面机械设备的上线规划方法。如图2所示，该上线规划方法包括：
S202，获取路面机械设备的行进角θ；
S204，获取路面机械设备与目标施工线之间的距离L；
S206，获取路面机械设备的最小转弯半径Rmin；
S208，获取路面机械设备的最小转弯半径Rmin；
S210，判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ大于45°时，执行S212，否则执行S222；
S212，路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin，当距离L大于Rmin时，执行S216，否则执行S214；
S214，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin；
S216，判断距离L的关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin，当R大于Rmin时，执行S218，否则执行S220；
S218，控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；
S220，控制路面机械设备以三段弧的方式驶向目标施工线；
S222，判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin，当距离L大于(1+cosθ)×Rmin时，执行S224，否则执行S226；
S224，控制路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向目标施工线；
S226，判断L是否大于预设距离，当L大于预设距离时，执行S228，否则执行S230；
S228，控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线；
S230，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线。
在该具体实施例中，以行进角θ在第二象限为例对本发明所提供的上线规划方法进行阐述，其中，Rmin,为路面机械设备的最小转弯半径，直线AB表示目标施工线，Q点为路面机械设备的起始位置，预设距离设置为2米。
1)当90°>θ>45°时：
a.当路面机械设备距离线段AB的距离L小于或等于Rmin时，如图3所示，计算弧度半径R＝L/(1-cosθ)，如果弧度半径R半径大于Rmin,路面机械设备就按照，圆心为(xQ+R×cosθ,yQ+R×sinθ),半径为R的，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧上线。其中，弧度半径R表示行进弧度的半径，xQ表示Q点横坐标，yQ表示Q点纵坐标，下面表示相同含义，因此不再赘述。
b.当计算弧度半径R＝L/(1-cosθ)小于Rmin时，如图4所示，整个路径由三段弧组成，三段弧的半径都为Rset为Rmin。第一段弧QN的圆心为(xQ+Rset×cosθ,yQ+Rset×sinθ)，起始角度-180°+θ，终止角度-180°；第二段弧圆心为(xN+Rmin,y_N)，起始角度180°，终止角度180°-Φ；第三段弧圆心为(xM-Rmin×cosΦ,yM+Rmin×sinΦ)，起始角度-Φ，终止角度0，其中
Figure BDA0001901011070000161
Figure BDA0001901011070000162
c.当路面机械设备距离线段AB的距离L>Rmin时，路面机械设备沿当前行进方向行驶到离AB距离小于等于Rmin时，采用a)中的方法。
2)当路面机械设备行进角θ<45度时：
a.如果(1+cosθ)×Rmin>L>2时,根据路面机械设备离目标线段的垂直距离L，如图5所示，车辆起始行进角θ，最小转向半径Rset，计算两段弧的角度分别为
Figure BDA0001901011070000171
和
Figure BDA0001901011070000172
其中Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))，Rset＝Rmin,弧QN以坐标((xQ-Rset×cosθ,yQ-Rset×sinθ))为圆心，Rset为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ；弧NP以坐标((xN+Rset×cosΦ,yN+Rset×sinΦ))为圆心，Rset为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°。
b.如果L>(1+cosθ)×Rmin时,如图6所示，整个上线轨迹就由两段弧和一段延长线组成。其中弧QN,以圆心为((xQ-Rset×cosθ,yQ-Rset×sinθ))为圆心，Rset为半径，起始角度θ，终止角度90°；弧MP以坐标((xM,yM+Rset))为圆心，Rset为半径，起始角度-90°，终止角度-180°；MN为一条线段。
c.如果L<2时，因为距离很近，且路面机械设备行进角与线段AB的方向差别不大，由路面机械设备直接上线。具体地，2只是一个预设值，在路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于该预设距离时，路面机械设备行进角与线段AB的方向差别不大，因此可以根据实际情况选择该预设值。因此可根据实际情况进行设定。
因为路面机械设备正向行驶和反向行驶区别不大，所以当路面机械设备行进角在其他一、三、四象限，以及在AB线的左边、右边，都可以基于以上的方法，进行细微调整后，得到合理的上线轨迹。
本发明的第二方面提出了一种路面机械设备的上线规划系统300，如图7所示，包括：获取单元302，用于获取路面机械设备的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L及路面机械设备的最小转弯半径Rmin，其中，所述行进角θ为所述路面机械设备的初始行驶方向与所述目标施工线之间的夹角；控制单元304，用于根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线。
本发明的第二方面提出的路面机械设备的上线规划系统300包括相互配合的获取单元302及控制单元304。其中获取单元302首先获取路面机械设备与目标施工线的行进角θ、路面机械设备与目标施工线之间的距离L及路面机械设备自身的最小转弯半径Rmin，然后控制单元304综合考虑上述因素，根据实际情况，根据不同的工况规划不同的上线路径，以实现最佳的上线规划，使路面机械快速稳定的上线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ大于45°时，判断距离L是否大于最小转弯半径Rmin；当距离L大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin当距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin；当R大于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以1段弧的方式驶向目标施工线；当R小于或等于最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备以3段弧的方式驶向目标施工线。
在该实施例中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ大于45°时，再判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin。具体地，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于路面机械设备的最小转弯半径Rmin时，控制路面机械设备按当前行进方向行驶直至距离L小于或等于最小转弯半径Rmin，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于最小转弯半径Rmin时，计算关联值R＝L/(1-cosθ)是否大于最小转弯半径Rmin，若关联值R大于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此控制路面机械设备以一段弧的方式驶向目标施工线；若关联值R小于或等于最小转弯半径Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线，形成一段曲线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。
在该实施例中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)＞Rmin时，证明在当前位置可以控制该路面机械直接驶向目标施工线，此时首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+R×cosθ,y+R×sinθ)为圆心，关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线。即，规划最简单的路线，控制路面机械设备快速稳定的上线。具体地，关联值R即为该圆弧的曲率半径。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点；以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，其中，x1为第一预设点的横坐标，y1是第一预设点的纵坐标；以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000191
Figure BDA0001901011070000192
在该实施例中，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin，证明在当前位置无法控制该路面机械直接驶向目标施工线，因此需迂回控制，控制路面机械设备采用三段弧的方式驶向目标施工线。具体地，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x+Rmin×cosθ,y+Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第一预设点，并记录第一预设点的横坐标x1及纵坐标y1，此为第一段弧；然后以(x1+Rmin,y1)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第二预设点，并记录第二预设点的横坐标x2及纵坐标y2，此为第二段弧；而后再以(x2-Rmim×cosθ，y2+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第三段弧。其中，x2为第二预设点的横坐标，y2是第二预设点的纵坐标，
Figure BDA0001901011070000193
也就是说，当行进角θ大于45°时，如果L＞Rmin且R＝L/(1-cosθ)≤Rmin时，规划出有三个弧共同形成的上线路径，进而保证路面机械设备在这种情况下快速稳定的上线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：判断行进角θ是否大于45°；当行进角θ小于或等于45°时，判断距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin；当距离L大于(1+cosθ)×Rmin时，控制路面机械设备以2段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于(1+cosθ)×Rmin时，判断L是否大于预设距离，当距离L大于预设距离时，控制路面机械设备以2段弧的方式驶向目标施工线；当距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线。
在该实施例中，首先判断行进角θ是否大于45°，当行进角θ小于或等于45°时，判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于(1+cosθ)×Rmin，若L＞(1+cosθ)×Rmin，则控制路面机械设备以两段弧及1段延长线的方式驶向目标施工线；若L＜(1+cosθ)×Rmin，则需进一步判断路面机械设备与目标施工线之间的距离L是否大于预设距离，具体地，这个预设距离是一个预先设定的很小的数值，当路面机械设备与目标施工线之间的距离L小于或等于预设距离时，控制路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向目标施工线即可；当路面机械设备与目标施工线之间的距离L大于预设距离时，则需要控制路面机械设备以两段弧的方式驶向目标施工线。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点；控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，第四预设点距目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin；获取第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4；以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x4为第四预设点的横坐标，y4是第四预设点的纵坐标。
在该实施例中，当行进角θ小于或等于45°时，且L大于(1+cosθ)×Rmin时，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制路面机械设备驶向第三预设点，此为第一段弧；然后控制路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，直至路面机械设备与目标施工线的距离为Rmin，并记录第四预设点的横坐标x4及纵坐标y4，此为延长线；而后控制路面机械设备以(x4,y4+Rmin)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，此为第二段弧。
在本发明的一个实施例中，优选地，控制单元304具体用于：获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点；获取第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5；以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))。
在该实施例中，当行进角θ小于或等于45°时，如果L小于(1+cosθ)×Rmin且L大于预设距离，首先获取路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y，然后以(x-Rmin×cosθ,y-Rmin×sinθ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制路面机械设备驶向第五预设点，并记录第五预设点的横坐标x5及纵坐标y5，此为第一段弧；然后以(x5+Rmin×cosΦ,y5+Rmin×sinΦ)为圆心，最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制路面机械设备驶向目标施工线，其中，x5为第五预设点的横坐标，y5是第五预设点的纵坐标，Φ＝cos-1(2×(1+cosθ-L/Rmin))，此为第二段弧，进而通过两段弧的方式控制路面机械设备上线。
本发明的第三方面提出了一种路面机械设备，包括上述任一实施例的上线规划系统300。
本发明第三方面提供的路面机械设备，包括上述任一实施例的上线规划系统300，因此具有该上线规划系统300的全部有益效果，在此不再赘述。
本发明的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的上线规划方法。
本发明的第四方面提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例的路面机械设备的上线规划方法。因此，具有上述上线规划方法的全部有益效果。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种路面机械设备的上线规划方法，其特征在于，包括：
获取所述路面机械设备的行进角θ；
获取所述路面机械设备与目标施工线之间的距离L；
获取所述路面机械设备的最小转弯半径Rmin；
根据所述行进角θ、所述距离L及所述最小转弯半径Rmin控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线；
所述根据所述行进角θ、所述距离L及所述最小转弯半径Rmin控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线的步骤，包括：
判断所述行进角θ是否大于45°；
当所述行进角θ大于45°时，判断所述距离L是否大于所述最小转弯半径Rmin；
当所述距离L大于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备按当前行进方向行驶直至所述距离L小于或等于所述最小转弯半径Rmin；
当所述距离L小于或等于所述最小转弯半径Rmin时，计算所述距离L的关联值R是否大于所述最小转弯半径Rmin，所述关联值R=L/(1-cosθ)；
当所述关联值R大于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备以一段弧的方式驶向所述目标施工线；
当所述关联值R小于或等于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备以三段弧的方式驶向所述目标施工线；
其中，所述行进角θ为所述路面机械设备的初始行进方向与所述目标施工线之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的上线规划方法，其特征在于，所述控制所述路面机械设备以一段弧的方式驶向所述目标施工线的步骤，具体包括：
获取所述路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；
以（x+R×cosθ, y +R×sinθ）为圆心，所述关联值R为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线。
3.根据权利要求1所述的上线规划方法，其特征在于，所述控制所述路面机械设备以三段弧的方式驶向所述目标施工线的步骤，具体包括：
获取所述路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；
以（x+Rmin×cosθ, y +Rmin×sinθ）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-180°+θ，终止角度为-180°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向第一预设点；
以（x1+Rmin, y1）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为180°，终止角度为180°-Φ的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向第二预设点，其中，x1为所述第一预设点的横坐标，y1是所述第一预设点的纵坐标；
以（x2-Rmin×cosθ， y2 +Rmin×sinΦ）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度为-Φ，终止角度为0°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线，其中，x2为所述第二预设点的横坐标，y2是所述第二预设点的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求1所述的上线规划方法，其特征在于，所述根据行进角θ、距离L及最小转弯半径Rmin控制路面机械设备驶向目标施工线的步骤，还包括：
当所述行进角θ小于或等于45°时，判断所述距离L是否大于（1+cosθ）×Rmin；
当所述距离L大于（1+cosθ）×Rmin时，控制所述路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向所述目标施工线；
当所述距离L小于或等于（1+cosθ）×Rmin时，判断所述距离L是否大于预设距离，
当所述距离L大于所述预设距离时，控制所述路面机械设备以两段弧的方式驶向所述目标施工线；
当所述距离L小于或等于所述预设距离时，控制所述路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向所述目标施工线。
5.根据权利要求4所述的上线规划方法，其特征在于，所述控制所述路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向所述目标施工线的步骤，具体包括：
获取所述路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；
以（x-Rmin×cosθ, y-Rmin×sinθ）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度-90°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向第三预设点；
控制所述路面机械设备沿当前行进角直线行进至第四预设点，所述第四预设点距所述目标施工线的距离为最小转弯半径Rmin；
以（x4, y4+Rmin）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-90°，终止角度-180°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线，其中，x4为所述第四预设点的横坐标，y4是所述第四预设点的纵坐标。
6.根据权利要求4所述的上线规划方法，其特征在于，所述控制所述路面机械设备以两段弧的方式驶向所述目标施工线的步骤，具体包括：
获取所述路面机械设备当前的横坐标x及纵坐标y；
以（x-Rmin×cosθ, y-Rmin×sinθ）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度θ，终止角度Φ-θ的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向第五预设点；
以（x5+Rmin×cosΦ, y5 +Rmin×sinΦ）为圆心，所述最小转弯半径Rmin为半径，起始角度-180°+Φ，终止角度-180°的弧为路径，控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线，其中，x5为所述第五预设点的横坐标，y5是所述第五预设点的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
7.一种路面机械设备的上线规划系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取所述路面机械设备的行进角θ、所述路面机械设备与目标施工线之间的距离L及获取所述路面机械设备的最小转弯半径Rmin，其中，所述行进角θ为所述路面机械设备的初始行进方向与所述目标施工线之间的夹角；
控制单元，用于根据所述行进角θ、所述距离L及所述最小转弯半径Rmin控制所述路面机械设备驶向所述目标施工线；
所述控制单元具体用于：判断所述行进角θ是否大于45°；
当所述行进角θ大于45°时，判断所述距离L是否大于所述最小转弯半径Rmin；
当所述距离L大于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备按当前行进方向行驶直至所述距离L小于或等于所述最小转弯半径Rmin；
当所述距离L小于或等于所述最小转弯半径Rmin时，计算所述距离L的关联值R是否大于所述最小转弯半径Rmin，所述关联值R=L/(1-cosθ)；
当所述关联值R大于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备以一段弧的方式驶向所述目标施工线；
当所述关联值R小于或等于所述最小转弯半径Rmin时，控制所述路面机械设备以三段弧的方式驶向所述目标施工线。
8.根据权利要求7所述的路面机械设备的上线规划系统，其特征在于，所述控制单元还具体用于：
当所述行进角θ小于或等于45°时，判断所述距离L是否大于（1+cosθ）×Rmin；
当所述距离L大于（1+cosθ）×Rmin时，控制所述路面机械设备以两段弧及一段延长线的方式驶向所述目标施工线；
当所述距离L小于或等于（1+cosθ）×Rmin时，判断所述距离L是否大于预设距离；
当所述距离L大于所述预设距离时，控制所述路面机械设备以两段弧的方式驶向所述目标施工线；
当所述距离L小于或等于所述预设距离时，控制所述路面机械设备沿当前行进角以直线的方式驶向所述目标施工线。
9.一种路面机械设备，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的路面机械设备的上线规划系统。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的上线规划方法。
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