CN109883421B - 一种融合建筑信息模型的智能小车导航方法及系统 - Google Patents
一种融合建筑信息模型的智能小车导航方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种融合建筑信息模型的智能小车导航方法及系统，其中导航方法包括：基于BIM信息模型，构建建筑物多维度的空间位置逻辑图；根据空间位置逻辑图，规划智能小车的行驶的最短路径；智能小车根据规划的最短路径行驶，行驶过程中实现智能小车的实时位置管理与校正。本发明通过BIM模型建立的空间位置逻辑图，减少了人工录入地图信息的成本，减少了人工误差，降低了工作时间；基于BIM模型建立了智能小车的基于地面、墙面、管线的全空间的位置逻辑图，拓宽了智能小车的应用场景，使得智能小车的应用具有广泛性。
Description
技术领域
本发明涉及导航领域，具体涉及一种融合建筑信息模型的智能小车自动导航方法及系统。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM) 是一种通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，贯穿整个建筑物生命周期的技术手段。BIM模型综合了建筑中所有的几何信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，还包括施工进度、建造过程、维护管理等过程信息。
智能小车是指可以按照要求，自行到达指定目的地的自动运行车辆，通过携带相应功能设备，自行完成设定任务。智能小车室内自动导航驾驶技术能够为工作在复杂建筑物内部的人员提供室内文件和物品的自动投送功能。该技术可以减少建筑物内人员花在收取快递、文件投送过程中的人力和时间的浪费。
目前已知的基于建筑物BIM模型信息，并可以用于建筑空间内部、墙体及管线的智能小车导航系统方法较少。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的融合建筑信息模型的智能小车自动导航方法及系统。
本发明提供一种融合建筑信息模型的智能小车导航方法，包括：
S1、基于BIM信息模型，构建建筑物多维度的空间位置逻辑图；
S2、根据空间位置逻辑图，规划智能小车的行驶的最短路径；
S3、智能小车根据规划的最短路径行驶，行驶过程中实现智能小车的实时位置管理与校正。
优选的，步骤S1中构建建筑物多维度的空间位置逻辑图具体包括：基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；以及基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建。
优选的，基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S111、基于BIM模型中的标高信息，读取建筑物BIM模型中各楼层平面信息，通过该楼层的建筑墙、柱、门确定楼层内各个房间位置和连接各个房间过道的平面位置信息；
S112、通过读取建筑物BIM模型中楼梯、电梯的位置和连接信息，获得各个楼层间的空间位置逻辑信息；
S113、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
优选的，基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S121、通过读取建筑物BIM模型中墙面的立面信息，获取建筑物各个内外墙面的信息；
S122、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
优选的，基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S131、读取建筑物BIM模型中所有管线信息，获取建筑物管线信息；
S132、基于BIM模型对路径逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
优选的，步骤S2具体为：
S201、基于小车功能、任务需求及承载货物的信息选择相应的空间位置逻辑图，计算智能小车到达目的地的距离最短的路径，并支持用户自定义通行方式优先级；
S202、判断智能小车在该路径的通过性，若判断结果为否，执行步骤S203；若判断结果为是，执行步骤S204；
S203、将该路径定义为断开，返回步骤S201；
S204、将该路径作为智能小车行驶的最短路径。
优选的，步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正具体为：
S301、根据规划的最短路径在BIM模型中模拟小车运行路径，根据现场环境及智能小车工作特性设定小车运行速度，并在BIM模型中显示车辆位置；
S302、智能小车携带位置感应设备，实时测量出车辆运行路径上的障碍物，并及时做出减速或调整线路的应对方案，并将信息同步于BIM模型；
S303、将智能小车实际位置与BIM模型中模拟小车行驶的位置进行比较，校准小车在实际空间中的位置。
优选的，步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正，还包括：
S311、智能小车携带的视频设备获取智能小车的实时环境，识别规划的最短路径中的目标楼层；
S312、机械臂移动，选择目标楼层。
优选的，智能小车依据视频设备和位置感应设备实现智能小车的位置微调。
本发明还包括一种导航系统，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述导航方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，通过建筑物的BIM模型，构件智能小车行驶的多维度空间位置逻辑图，并通过算法识别最短路径，根据智能小车在BIM模型中位置，实现对智能小车的位置管理与校正。
2.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，通过BIM模型建立的空间位置逻辑图，减少了人工录入地图信息的成本，减少了人工误差，降低了工作时间。
3.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，通过智能小车的真实位置与在BIM模型中显示的位置，实现对智能小车实时位置的管理与校正。
4.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，基于BIM模型建立了智能小车的基于地面、墙面、管线的全空间的位置逻辑图，拓宽了智能小车的应用场景，使得智能小车的应用具有广泛性。
5.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，利用算法规划出智能小车运行的最短路径，通过对路径的通行性进行判断，增加了智能小车的实用性。
6.本发明的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，利用机械臂实现对智能小车的位置的微调，对智能小车的位置实现高精度控制。
附图说明
图1为本发明的融合建筑信息模型的智能小车自动导航方法流程图；
图2为本发明的基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建的方法流程图；
图3为本发明的基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建的方法流程图；
图4为本发明的基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建的方法流程图；
图5为本发明的规划智能小车的行驶的最短路径的方法流程图；
图6为本发明的智能小车的实时位置管理与校正的方法流程图；
图7为本发明的智能小车的实时位置管理与校正的另一方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前已知的基于建筑物BIM模型信息，并可以用于建筑空间内部、墙体及管线的智能小车导航系统方法较少。为解决上述技术问题，本发明提供一种融合建筑信息模型的智能小车自动导航方法及系统。
参考图1，为本发明的一个具体实施例的流程图，包括：
S1、基于BIM信息模型，构建建筑物多维度的空间位置逻辑图；
S2、根据空间位置逻辑图，规划智能小车的行驶的最短路径；
S3、智能小车根据规划的最短路径行驶，行驶过程中实现智能小车的实时位置管理与校正。
采用上述技术方案，智能小车能根据基于BIM信息模型建立的空间位置逻辑图实现在最短路径上的行驶，并在能在实现行驶过程中进行位置的管理与校正。
在上述实施例的基础上，进一步地，步骤S1中构建建筑物多维度的空间位置逻辑图具体包括：基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；以及基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建。
采用上述技术方案，构建智能小车的多维度的空间位置逻辑图，实现基于地面、墙面和管线的空间位置逻辑图。
在上述具体实施例的基础上，进一步地，参考图2，基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S111、基于BIM模型中的标高信息，读取建筑物BIM模型中各楼层平面信息，通过该楼层的建筑墙、柱、门确定楼层内各个房间位置和连接各个房间过道的平面位置信息；
S112、通过读取建筑物BIM模型中楼梯、电梯的位置和连接信息，获得各个楼层间的空间位置逻辑信息；
S113、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
采用上述技术方案，能够实现对楼层平面信息以及各楼层的相互连接信息进行收集，构建基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图。
在本实施例中，基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图中的节点信息为房间门口、楼梯出入口以及电梯口等关键位置，也可根据智能小车实际的功能需求进行增减。
在本实施例中，路径通行的限制信息包括：路径的净空宽度、净空高度、是否包含楼梯、楼梯层数、楼梯层面的高度、宽度、长度、最大坡度、最小坡度、是否包含门禁等信息。智能小车在实际运行中根据运输的物品的物理特性进行判断路径的通行性。
在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3，基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S121、通过读取建筑物BIM模型中墙面的立面信息，获取建筑物各个内外墙面的信息；
S122、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
采用上述技术方案，能够实现采集墙面的立面信息实现对基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图的构建。
在本实施例中墙面的立面信息包括：窗、阳台、雨水管道、圈梁、墙面凹凸等信息。在基于墙面的空间位置逻辑图中的节点信息为各个房间的窗口、与相邻楼面连接位置、与地面相连接的区域等关键位置。根据智能小车的功能需求，节点位置可做相应的增减。
在本实施例中，路径通行的限制性信息包括：墙面材质、墙面最大负载能力、墙面是否平整、最大坡度及方向，最小坡度及方向等。智能小车根据运输的物品的物理特性进行判断，路径是否可通行。
在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4，基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S131、读取建筑物BIM模型中所有管线信息，获取建筑物管线信息；
S132、基于BIM模型对路径逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息。
采用上述技术方案，通过读取BIM模型中的管线信息，构建智能小车基于管线运行的空间位置逻辑图。
在本实施例中，管线信息，包括，管线功能、管线尺寸、管线形状，线路走向，人工检测点位置。其中，人工检测点位置为空间位置逻辑图的节点。根据智能小车的功能需求，节点位置可做相应的增减。
在本实施例中，路径的限制信息包括：管线外侧空间界限、内外管径、管线材料、最大负载能力等。智能小车根据运输的物品的物理特性进行判断，路径是否可通行。
在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，步骤S2具体为：
S201、基于小车功能、任务需求及承载货物的信息选择相应的空间位置逻辑图，计算智能小车到达目的地的距离最短的路径，并支持用户自定义通行方式优先级；
S202、判断智能小车在该路径的通过性，若判断结果为否，执行步骤S203；若判断结果为是，执行步骤S204；
S203、将该路径定义为断开，返回步骤S201；
S204、将该路径作为智能小车行驶的最短路径。
采用上述技术方案，能够智能小车规划最短的路径，并对其通过性进行判断。
在本实施例中，计算智能小车到达目的地的距离最短的路径采用的算法为Dijkstra，依据路径的限制信息进行判断，路径的限制信息包括：地面的路径限制信息、墙面的路径限制信息以及管线路径的限制信息。当智能小车选择的最短路径进行通行时，需要根据智能小车搭载的实际物品的物理性能进行判断路径的通行性，例如：智能小车搭载的物品宽度或高度较大时，在选择最短路径时，需要判断路径的宽度和高度，若路径的宽度小于实际物品的宽度时，该路径不能通行，重新选择最短路径。
在本实施例中，支持用户自定义通行方式优先级具体的，在进行路径选择时，客户设置路径通过的优先级，例如：由于智能小车装载的物品为易碎物品时，设置为地面路径运输优先。
在上述实施例的基础上，进一步地，参考图6，步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正具体为：
S301、根据规划的最短路径在BIM模型中模拟小车运行路径，根据现场环境及智能小车工作特性设定小车运行速度，并在BIM模型中显示车辆位置；
S302、智能小车携带位置感应设备，实时测量出车辆运行路径上的障碍物，并及时做出减速或调整线路的应对方案，并将信息同步于BIM模型；
S303、将智能小车实际位置与BIM模型中模拟小车行驶的位置进行比较，校准小车在实际空间中的位置。
采用上述技术方案，智能小车的位置显示在BIM模型中，并通过实际位置与BIM模型中的模拟小车的位置进行比较，对智能小车的位置进行管理与校正。智能小车携带的位置感应设备能够实现对行驶路径上障碍物的识别，并及时进行行驶速度与行驶方向的调整。
在上述实施例的基础上，进一步地，参考图7，步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正，还包括：
S311、智能小车携带的视频设备获取智能小车的实时环境，识别规划的最短路径中的目标楼层；
S312、机械臂移动，选择目标楼层。
优选的，智能小车依据视频设备和位置感应设备实现智能小车的位置微调。
采用上述技术方案，在智能小车规划行驶的路径中包含电梯时，能够实现通行。智能小车携带的视频设备，拍摄智能小车的实时环境，并识别出规划路径中设定的楼层；同时，设置在智能小车顶部的机械臂进行移动，选择目标楼层。智能小车携带的视频设备，在智能小车进入电梯后，根据智能小车在电梯中所处的位置，对智能小车进行微调，便于实现对电梯中按键的选择。例如：智能小车在电梯中的位置距离电梯楼层的按键较远，不能实现对按键的选择时，会调整智能小车的位置，实现对智能小车的精准调控。
在本实施例中，机械臂采用两轴或三轴机械臂。
本发明的一种导航系统，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述导航方法的步骤。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种融合建筑信息模型的智能小车导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基于BIM信息模型，构建建筑物多维度的空间位置逻辑图；所述空间位置逻辑图具体包括：基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建；以及基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建；
S2、根据所述空间位置逻辑图，规划智能小车的行驶的最短路径；
S3、所述智能小车根据规划的所述最短路径行驶，行驶过程中实现智能小车的实时位置管理与校正；
其中，所述基于地面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S111、基于BIM模型中的标高信息，读取建筑物BIM模型中各楼层平面信息，通过该楼层的建筑墙、柱、门确定楼层内各个房间位置和连接各个房间过道的平面位置信息；
S112、通过读取建筑物BIM模型中楼梯、电梯的位置和连接信息，获得各个楼层间的空间位置逻辑信息；
S113、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息；
所述基于墙面运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S121、通过读取建筑物BIM模型中墙面的立面信息，获取建筑物各个内外墙面的信息；
S122、基于BIM模型对逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息；
所述基于管线运行的智能小车空间位置逻辑图构建具体包括步骤：
S131、读取建筑物BIM模型中所有管线信息，获取建筑物管线信息；
S132、基于BIM模型对路径逐个路径进行数据收集，获得路径的通行限制信息；
所述步骤S2具体为：
S201、基于小车功能、任务需求及承载货物的信息选择相应的空间位置逻辑图，计算智能小车到达目的地的距离最短的路径，并支持用户自定义通行方式优先级；
S202、判断智能小车在该路径的通过性，若判断结果为否，执行步骤S203；若判断结果为是，执行步骤S204；
S203、将该路径定义为断开，返回步骤S201；
S204、将该路径作为智能小车行驶的最短路径。
2.如权利要求1所述的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，其特征在于，所述步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正具体为：
S301、根据规划的最短路径在BIM模型中模拟小车运行路径，根据现场环境及智能小车工作特性设定小车运行速度，并在BIM模型中显示车辆位置；
S302、智能小车携带位置感应设备，实时测量出车辆运行路径上的障碍物，并及时做出减速或调整线路的应对方案，并将信息同步于BIM模型；
S303、将智能小车实际位置与BIM模型中模拟小车行驶的位置进行比较，校准小车在实际空间中的位置。
3.如权利要求2所述的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，其特征在于，所述步骤S3中实现智能小车的实时位置管理与校正，还包括：
S311、智能小车携带的视频设备获取智能小车的实时环境，识别规划的最短路径中的目标楼层；
S312、机械臂移动，选择所述目标楼层。
4.如权利要求3所述的融合建筑信息模型的智能小车导航方法，其特征在于，智能小车依据所述视频设备和所述位置感应设备实现智能小车的位置微调。
5.一种导航系统，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至4任一项所述的方法的步骤。
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