CN111459163B - 无人压路机机群协同工作的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人压路机机群协同工作的控制方法和控制系统，无人压路机机群包括待加入压路机和施工中压路机，控制方法包括：判断是否满足待加入压路机进入施工区域的条件；若满足待加入压路机进入施工区域的条件，则为待加入压路机和施工中压路机规划施工任务；并根据施工任务控制待加入压路机和施工中压路机协同施工。本发明所提供的控制方法通过判断检修完毕后或处于空闲状态的待加入压路机是否符合进入施工区域的条件，对待加入压路机加入后的压路机机群进行施工路线和施工任务的整体规划，在不影响施工中压路机正常工作的情况下，使待加入压路机加入施工作业中与施工中压路机协同施工，以提高整个无人压路机机群的施工效率。

Description

无人压路机机群协同工作的控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种无人压路机机群协同工作的控制方法和一种能够实现上述控制方法的无人压路机机群协同工作的控制系统。

背景技术

目前，在工程建设过程中，通常需要用到压路机进行碾压作业，而压路机在碾压过程中需要施工区域进行大量重复作业(反复碾压)，因此开发无人驾驶压路机已成为行业趋势。前行业内无人驾驶压路机可以实现在特定区域的自动碾压，特别在大型施工场所还可以实现多台压路机实现机群作业，实现智能化高效施工。但是由于压路机属于机械装置，在无人驾驶压路机机群施工作业过程中，难免会出现缺油等故障情况，因而需要将故障无人压路机驶离作业区域进行维修，待无人压路机检修完毕后，仍需要将该无人驾驶压路机重新加入施工作业中，又或者在故障无人压路机检修期间，将其他空闲状态的无人压路机加入作业机群，以保证整个施工过程和进度不受影响。

发明内容

为了改善上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种无人压路机机群协同工作的控制方法。

本发明的另一个目的在于提供一种能够实现上述控制方法的无人压路机机群协同工作的控制系统。

为实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，所述无人压路机机群包括多台无人压路机，多台所述无人压路机分别为至少一台待加入压路机和至少一台施工中压路机，所述控制方法包括：判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件；若满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，则为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务；控制所述待加入压路机进入所述施工区域，并根据所述施工任务控制所述待加入压路机和所述施工中压路机协同施工。

本方案所提供的无人压路机机群的控制方法首先需要对检修完毕后或处于空闲状态的待加入压路机进入施工区域进行施工进行判断，判断是否符合进入条件，若符合进入条件则允许待加入压路机进入施工区域进行施工作业，否则不允许待加入压路机进入施工区域进行施工作业。判断的条件主要以是否会影响当前在施工区域进行施工作业的施工中压路机的当前正常工作为准，若待加入压路机的进入会影响施工中压路机的当前正常工作，则认为不满足待加入压路机进入施工区域的条件。这样，通过合理得设置待加入压路机进入施工区域的判断条件，可以不影响当前施工区域正在进行得施工作业，避免待加入压路机的进入对施工中压路机的当前正常工作造成影响，从而保证施工中压路机的施工效率。

另外，通过对加入后的压路机机群进行施工路径和施工任务的整体规划，在不影响施工中压路机正常工作的情况下，根据施工区域已完成的施工任务合理分配每台无人压力机(包括待加入压路机和施工中压路机)的施工任务，以统一每台无人压力机的施工用时，使多台无人压力机能够同时完成施工任务，或使多台无人压力机完成施工任务的时间相隔较短，以缩短整体施工的用时，保证整体施工进度。同时，通过规划无人压路机的施工路径，使待加入压路机进入施工区域后与施工中压路机互不干涉，实现执行施工任务过程中的动态避让，从而使待加入压路机和施工中压路机能够同时执行施工任务，协同施工，以提高施工效率。

另外，本发明提供的上述技术方案中的无人压路机机群协同工作的控制方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述待加入压路机和所述施工中压路机在所述施工区域中采用并行作业方式执行所述施工任务；判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件的步骤包括：判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路；若施工区域内具有供所述待加入压路加入的可分配的行驶道路，则进一步判断所述施工中压路机是否完成当前遍数的碾压任务，其中所述施工任务包括多个遍数的碾压任务，否则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件；若所述施工中压路机已完成当前遍数的碾压任务，则判定满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，若不满足其中任一判断条件，则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件。

对于无人压路机机群采用并行作业方式，比如路基土方压实作业，判断是否符合待加入压路机进入施工区域的条件包括以下两个，其中一个判断条件是判断施工区域内是否具有供待加入压路机进入施工区域并执行施工任务的可分配的行驶道路。首先将施工区域划分出多条行驶道路，每条行驶道路的宽度等于一台无人压力机的车身宽度，使其能够供一台无人压力机行驶。但通常在进行碾压任务中，需要相邻的行驶道路相互搭接，从而减少相邻的行驶道路之间出现间隔。通过判断施工区域内是否有供待加入压路机加入的可分配的行驶道路，可以减少施工区域内的无人压路机在执行施工任务过程中发生碰撞的可能性。

另外一个判断条件是判断施工中压路机是否完成当前次的碾压任务，通常施工区域需要进行多遍碾压，待加入压路机在准备进入施工区域前，施工中压路机可能已经完成了多遍碾压任务，并正在进行其中一遍碾压任务，通过在施工中压路机完成该遍碾压任务后使待加入压路机进入施工区域，使待加入压路机和施工中压路机相互避让，从而可以减少待加入压路机和施工中压路机之间发生干涉的可能性，还可以减少施工中压路机在该遍碾压任务时产生疏漏的可能性。本领域人员可以理解的是，使施工中压路机完成当前遍数的碾压任务，可以使施工中压路机回归到相对静止的状态，对于施工区域内已完成的施工任务可以有更准确的统计，从而更方便规划待加入压路机和施工中压路机的施工路径和施工任务。

在上述技术方案中，判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路的步骤包括：获取所述施工区域的宽度L、所述施工区域的相邻车道碾压需要的搭接宽度S、所述无人压路机的车身宽度D，通过第一公式计算得出可分配的行驶道路的数量n，其中，所述第一公式为n＝(L-D)/(D-S)+1；根据所述可分配的行驶道路的数量n，通过第二公式确定所述施工区域内能够并行施工的所述无人压路机的数量M，其中，所述第二公式为M＝n/2，其中M为向下取整的整数；判断所述施工中压路机的数量与所述施工区域内能够并行施工的所述无人压路机的数量M之间的大小关系；若判断所述施工中压路机的数量小于所述M的值，则判定满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，否则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件。

本方案中，通过施工区域的宽度L、施工区域的相邻车道(即行驶道路)碾压需要的搭接宽度S、无人压路机的车身宽度D经过公式计算可以得到施工区域中当前可分配的行驶道路的数量n，其中施工区域通常呈矩形或是长条状的形状，无人压路机沿施工区域的长度方向进行施工作业，施工区域的宽度L指的是矩形的宽度或是长条状的形状两条侧边之间的距离。行驶道路可以供无人压路机行驶及执行施工任务，将施工区域沿长度方向划分成多个同向且沿施工区域的长度方向的行驶道路。通过公式计算可以得到可分配的行驶道路的数量n，从而得到判断施工区域是否具备进入条件的依据。之后通过可分配的行驶道路的数量n和经过第二公式计算可以得到施工区域内能够并行施工的无人压路机的数量M。由于两条相邻的行驶道路存在有重叠的部分，即两条相邻的行驶道路之间的搭接部分(搭接宽度S)，需要为每台无人压路机至少分配两条行驶道路。如果仅为每台无人压路机至少分配一条行驶道路，则为了避免执行施工任务的相邻两台无人压路机之间产生干涉，相邻的两台无人压路机无法并排行驶，需要前后错开，会影响施工的效率，故第二公式为M＝n/2，其中的2表示两条行驶道路，这样使每台无人压路机的施工路径包括至少两条行驶道路，可以有效保证施工效率和行驶安全。

当然，也可以为每台无人压路机分配3条、4条等其他数量的行驶道路，使得第二公式为M＝n/3或M＝n/4等，这样，可以减少所需的无人压路机的数量，降低成本。当然，同样可以理解的是当每台无人压路机分配3条、4条等其他数量的行驶道路时，可以通过增加无人压路机的数量，减少每台无人压路机所分配的行驶道路的数量以提高施工效率，可见，第二公式为M＝n/2是最优方案。

举例而言，施工区域的宽度为L，无人压路机车身宽度的为D，如果不搭接的话，行驶道路的数量应该是等于L/D，在相邻的行驶道路相互搭接后，会使行驶道路的数量大于L/D。同时，无人压路机施工的过程包括一来一回，也就是需要占用至少两条行驶道路，也就是意味着，为了使施工区域内的无人压路机同步并排施工且相互之间不发生碰撞，可以在相邻的两个无人压路机行驶的行驶道路之间设置另外一条行驶道路，这样，需要使无人压路机的数量小于行驶道路的数量的一半。

另外，值得一提的是，搭接宽度S的取值范围在10公分到D/2之间，无人压路机的车身宽度D和可分配的行驶道路的数量n之间的关系满足：L＝D×n-(n-1)×S；即：n＝(L-S)/(D-S)＝(L-D)/(D-S)+1。可见，随着S的增大，n的值也越来越大，根据S的取值范围相应的可以算出n的最大值，即n最大值为n＝(L-S)/(D-D/2)＝2(L-D/2)/D＝(2L-D)/D。

在上述技术方案中，为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务的步骤包括：获取所述碾压任务的总遍数和所述施工中压路机已完成的已碾压遍数，根据所述总遍数和所述已碾压遍数得到剩余碾压遍数；获取所述待加入压路机和所述施工中压路机的合计数量，根据所述合计数量及所述可分配的行驶道路的数量n，将所述施工区域进行划分，在所述施工区域中划分出多条施工路径；获取所述待加入压路机与所述施工区域的位置关系，并判断施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数；根据所述位置关系及判断结果，将多条所述施工路径分配给所述待加入压路机和所述施工中压路机；其中，所述施工任务包括所述剩余碾压遍数和所述施工路径。

本方案提供的无人压路机机群协同工作的控制方法通过合理规划待加入压路机和施工中压路机的剩余碾压遍数和施工路径可以有效地提高施工效率。其中，每台无人压路机沿规划的施工路径执行剩余碾压遍数的碾压任务为每台无人压路机的施工任务。

其中，首先通过获取施工任务所包括的碾压任务的总遍数和当前已完成的碾压遍数，使总遍数减去已完成的碾压遍数得到剩余碾压遍数，也就是待加入压路机所需要执行的碾压遍数，而不需要执行所有的遍数，从而使得待加入压路机可以和施工中压路机同步完成施工任务，以减少完成该施工区域内工作所需的工时，进而便于施工区域结束当前施工任务或进入下一施工任务，以缩短整个施工的工时，提高整体工程的施工效率。

同时获取待加入压路机和施工中压路机的合计数量，根据合计数量和可分配的行驶道路的数量n将施工区域进行划分，划分成多条施工路径，通过合理为待加入压路机和施工中压路机划分各自的施工路径，有利于使得待加入压路机可以和施工中压路机同步完成施工任务，缩短完成整个施工区域内的施工任务的时间，提高施工效率。其中，如果可分配的行驶道路的数量n不能够平均分配给待加入压路机和施工中压路机，则将不能够平均分配的多余的车道分配给已在施工区域施工的无人压路机中的一台或多台分担。比如可分配的行驶道路的数量n＝7，待加入压路机的数量为1台，施工中压路机的数量为2台，每台无人压路机所分的行驶道路数量为7/(2+1)，并不是整数，这样首先为每台无人压路机分配行驶道路的数量为可分配的行驶道路的数量n除以合计数量，得到x，并向下取整，即x＝7/(2+1)，向下取整为2，剩余的一条行驶道路则由三台无人压路机中的一台承担，这样三台无人压路机所分配的行驶道路数量分别为2、2、3。再比如可分配的行驶道路的数量n＝8，待加入压路机的数量为1台，施工中压路机的数量为2台，则剩余的行驶道路的数量为2条，则分给两台无人压路机承担，这样三台无人压路机所分配的行驶道路数量分别为2、3、3。

其次，判断施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数，可以获取施工中压路机在完成当前的碾压遍数后是否能回到起始位置上，若碾压遍数为偶数，则施工中压路机在完成当前的碾压遍数后回到起始位置，在重新规划施工中压路机的施工路径的起点位置时，其中一台施工中压路机可以留在原来的起点位置上，不需要移动至新的起点位置，从而可以简化对无人压路机机群的控制过程。

再次，通过获取待加入压路机与施工区域的位置关系，可以选取离待加入压路机较近的施工路径的起点位置作为待加入压路机执行施工任务的起点位置，方便待加入压路机快速进入到施工区域内参与施工。其中，待加入压路机在进入施工区域前所停放的位置可以根据施工现场的情况而定，既可以停放在已完成施工任务的另一施工区域内，还可以位于施工区域外的其他区域，比如沿施工区域长度方向的一侧或沿施工区域宽度方向的一侧。

值得一提的是，通常待加入压路机的数量为一台，这样合计数量为施工中压路机的数量加1，而对于待加入压路机的数量为多台的情况，则可以使多台待加入压路机每次一台分批次进入施工区域。

总之，通过根据不同判断结果、位置关系，合理设置待加入压路机和施工中压路机的施工路径和起点位置，可以根据不同的实际情况做出不同的规划安排，从而实现对无人压路机机群的动态规划。

在上述技术方案中，根据所述位置关系及判断结果，将多条施工路径分配给所述待加入压路机和所述施工中压路机的步骤包括：若所述待加入压路机靠近所述施工区域内的第一条施工路径(第一条施工路径指的是施工区域最边上的施工路径)，且所述施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数，则将所述施工区域内的第一条施工路径规划为所述待加入压路机的施工路径；若施工中压路机已完成的碾压遍数为偶数，则将所述施工区域内所述施工区域内的第一条施工路径规划为原所述施工中压路机的施工路径，并将除所述第一条施工路径以外的离所述待加入压路机最近的一条施工路径规划为所述待加入压路机的施工路径。

本方案通过根据位置关系及判断结果，合理划分每个无人压路机所对应的施工路径，从而使得待加入压路机能够快速进入施工区域，与施工中压路机协同工作，以减少完成该施工区域内工作所需的工时，进而便于施工区域结束当前施工任务或进入下一施工任务，以缩短整个施工的工时，提高整体工程的施工效率。

另外，通过待加入压路机与施工区域的位置关系以及已完成的碾压遍数，可以更加合理地规划施工路径，并为待加入压路机和施工中压路机规划好起点位置，尽可能减少施工中压路机完成当前碾压任务后移动到重新规划的起点位置的距离，也便于方便待加入压路机快速移动到重新规划的起点位置。

在上述任一技术方案中，所述施工区域的数量为多个，多个所述施工区域依次相连，包括在一些情况中，施工区域的数量为三个，分别为初压区域、复压区域和终压区域；判断是否满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件的步骤还包括：在判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路的步骤之前，判断所述待加入压路机的类型是否适配所述初压区域、所述复压区域或所述终压区域；若所述待加入压路机的类型适配初压区域、所述复压区域和所述终压区域的其中之一，则进一步判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路，否则认定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件。

将多个施工区域相连，使多个施工区域采用串行作业方式，比如沥青路面施工作业，依次为初压区域、复压区域和终压区域，判断是否符合待加入压路机进入施工区域的条件包括三个，首先需要满足第一个判断条件判断待加入压路机的类型是否适配初压区域、复压区域或终压区域的施工作业，其中无人压路机可以是双钢轮压路机、轮胎压路机等。本领域技术人员知晓，沥青路面施工作业的施工区域包括初压区域、复压区域或终压区域，其中，双钢轮压路机可以适用于在初压区域对沥青路面进行初压或在终压区域对沥青路面进行终压，轮胎压路机可以适用于复压区域。例如，如果待加入压路机需要进入初压区域进行施工作业，则需要待加入压路机为双钢轮压路机，而轮胎压路机则不行。

如果满足上述判断条件的基础上，则所需进一步判断施工区域内是否具有供待加入压路机进入施工区域并执行施工任务的可分配的行驶道路。首先将施工区域划分出多条行驶道路，每条行驶道路的宽度等于一台无人压力机的车身宽度，使其能够供一台无人压力机行驶。通过判断施工区域内是否有供待加入压路机加入的可分配的行驶道路，可以减少施工区域内的无人压路机在执行施工任务过程中发生碰撞的可能性。

此外，还有另外一个判断条件是判断施工中压路机是否完成当前次的碾压任务，通常施工区域需要进行多遍碾压，待加入压路机在准备进入施工区域前，施工中压路机可能已经完成了多遍碾压任务，并正在进行其中一遍碾压任务，通过在施工中压路机完成该遍碾压任务后使待加入压路机进入施工区域，使待加入压路机和施工中压路机相互避让，从而可以减少待加入压路机和施工中压路机之间发生干涉的可能性，还可以减少施工中压路机在该遍碾压任务时产生疏漏的可能性。本领域人员可以理解的是，使施工中压路机完成当前遍数的碾压任务，可以使施工中压路机回归到相对静止的状态，对于施工区域内已完成的施工任务可以有更准确的统计，从而更方便规划待加入压路机和施工中压路机的施工路径和施工任务。

另外，可以理解，施工区域的数量也可以是2个、4个等。比如施工区域的数量为2个的情况，2个所述施工区域分别为初压区域和终压区域；施工区域的数量为4个的情况，4个所述施工区域分别为初压区域、第一复压区域、第二复压区域和终压区域。即复压区域的数量可以根据施工需要进行调整。因此，施工区域的数量为多个的情况均应包含在本申请的保护范围内。

在上述技术方案中，为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务的步骤还包括：根据所述待加入压路机的类型规划所述待加入压路机进入相应的所述施工区域的行驶道路，具体包括：将所述施工区域的最边上的行驶道路规划为所述待加入压路机经过所述初压区域、所述复压区域或所述终压区域的行驶道路；在待加入压路机驶入初压区域、复压区域或终压区域的过程中，将该施工区域内的所述施工中压路机锁定在最边上的行驶道路和相邻的行驶道路以外执行施工任务；在待加入压路机驶离初压区域、复压区域或终压区域后，解锁该施工区域最边上的行驶道路和相邻的行驶道路。

本方案通过合理规划待加入压路机进入初压区域、复压区域或终压区域的行驶道路，可以减少待加入压路机进入初压区域、复压区域或终压区域的过程中与正在执行施工任务的施工中压路机发生干涉的可能性，从而可以提高控制过程的安全性。

具体地，在待加入压路机通过初压区域、复压区域和终压区域的过程中，将施工中压路机锁定在最边上的行驶道路和相邻的行驶道路以外(比如第一行驶道路，和相邻的第二行驶道路，其中第一行驶道路指的是施工区域最边上的行驶道路)，可以有效提高无人压路机行驶的安全性，降低无人压路机之间发生碰撞的可能性。同时，通过控制待加入压路机沿施工区域的边侧行驶，可以尽可能减少对施工中压路机的影响，保障施工任务的正常进行。且在待加入压路机通过后进行解锁，施工中压路机可以再对锁定的行驶道路进行施工，从而不影响施工中压路机的正常施工。

在上述技术方案中，为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务的步骤还包括：将适配所述待加入压路机的类型的所述施工区域划分出第一施工作业区和第二施工作业区；其中，所述第一施工作业区与所述第二施工作业区沿所述初压区域至所述终压区域的方向设置；将所述待加入压路机规划至所述第二施工作业区执行施工任务；且将所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务；或所述施工中压路机的数量为多个，将部分所述施工中压路机规划至所述第二施工作业区执行施工任务，其余部分所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务；或者将所述待加入压路机及所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务或所述第二施工作业区执行施工任务。

通过划分出供待加入压路机执行施工任务及供施工中压路机执行施工任务的第二施工作业区和第一施工作业区，有助于分段完成施工区域内的施工任务，从而方便无人压路机机群整体向前推进，以提高无人压路机机群的整体施工效率。并且第二施工作业区离待加入压路机进入前的待命位置较近，相较于进入第一施工作业区更为简便。

本技术方案中提供了一些将将施工区域(包括初压区域、复压区域或终压区域)沿施工区域的长度方向划分的方式，并且根据实际情况或是施工要求，将待加入压路机及施工中压路机规划至不同的施工作业区，以满足待加入压路机和施工中压路机互不干涉地执行相应的施工任务的需要，并通过分段施工调整完成该施工作业区的施工速度，方便在完成该施工作业区的施工任务后该施工作业区内的无人压路机尽快向前推进，同时使后一施工区域或施工作业区内的无人压路机进入该施工区域或施工作业区，从而有利于整个施工区域内的无人压路机机群整体向前推进，以提高无人压路机机群的整体施工效率。当然，也可以沿施工区域的宽度方向划分，使待加入压路机和施工中压路机以并排的方式执行施工任务。

在上述任一技术方案中，在判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件的步骤之前还包括：控制所述待加入压路机进入等待区域进行待命；其中，所述等待区域距离所述施工区域在1米至30米的范围内。

本方案所提供的控制方法在控制待加入压路机进入施工区域之前先控制待加入压路机进入等待区域，以便于在满足待加入压路机进入施工区域的条件后可以快速进入施工区域内执行施工任务。另外，还可以将待加入压路机进入等待区域作为判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的触发信号，在待加入压路机进入等待区域，或是检测到等待区域内有待加入压路机后，自动执行判断步骤，有利于提高控制方法的自动化进程。

此外，将等待区域设置再距离施工区域在1米至30米的范围内，可以避免待加入压路机离施工区域过近，而影响施工中压路机的正常施工，也可以避免待加入压路机离施工区域过远，不利于后续的施工路径的规划。这样，通过合理设置等待区域与施工区域之间的距离范围，以及等待区域的范围，便于待加入压路机顺利进入施工区域。

另外，如果现场条件允许的话，等待区域既可以设置在施工区域沿长度方向的后方，也可以设置在施工区域的两侧，可以方便待加入压路机进入施工区域。

在上述任一技术方案中，所述待加入压路机的数量为多个，多个所述待加入压路机依次进入所述施工区域；所述待加入压路机在进入所述施工区域并执行所述施工任务后成为所述施工中压路机。

在一些情况中，施工区域内的施工中压路机可以由于故障等原因到施工区域外进行检修，检修完毕后的施工中压路机或处于空闲状态的待加入压路机的数量可能不止一辆，第一是施工区域未必有满足多台待加入压路机同时进入施工区域内进行施工的条件，其次，多台待加入压路机同时进入施工区域的路线规划更为复杂，不利于控制。因此，对于待加入压路机的数量为多个的情况，本技术方案所提供的控制方法是使待加入压路机一台台的单独进入施工区域，在进入施工区域前单独判断是否符合进入条件，为每台待加入压路机单独规划施工路径和施工任务，这样既可以简化对无人压路机机群的控制过程，也可以提高对无人压路机机群的统筹安排能力。

当然，本技术方案所提供的控制方法并不是说多台待加入压路机无法同时进入施工区域内执行施工任务，对于施工区域面积较大的场景而施工区域内施工中压路机的数量明显短缺的情况，也可以允许多台待加入压路机无法同时进入施工区域。

本发明第二方面的技术方案提供了一种无人压路机机群协同工作的控制系统，包括：多台无人压路机，所述无人压路机上设有GPS定位及导航装置、无线通讯装置和自主避障装置；作业管理平台，通过无线通讯网络与多台所述无人压路机相连，所述作业管理平台包括处理器，所述处理器中的控制程序被执行时，能够实现如第一方面技术方案中任一项所述的无人压路机机群协同工作的控制方法中的步骤。

本技术方案提供的无人压路机机群协同工作的控制系统用于实现第一方面技术方案中的无人压路机机群协同工作的控制方法。其中，控制系统包括多台无人压路机和控制这些无人压路机的作业管理平台。作业管理平台通过无线通讯网络向无人压路机发送指示信号，控制无人压路机按控制方法中的步骤做出相应动作。可以理解的是，无人压路机上的无线通讯装置用于接收指示信号，GPS定位及导航装置用于确定无人压路机的具体位置，无人压路机上的自主避障装置用于规避与其他无人压路机可能产生的碰撞等事故的发生，以提高安全性。

这样，本发明第二方面的技术方案所提供的无人压路机机群的控制系统，因用于实现如第一方面技术方案中任一项所述的无人压路机机群的控制方法中的步骤，因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

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是本发明一个实施例所述的无人压路机机群的控制方法的流程框图；

图2是本发明一个实施例所述的无人压路机机群的控制方法的流程框图；

图3是本发明一个实施例所述的控制方法中步骤S20的流程框图；

图4是本发明一个实施例所述的控制方法中步骤S40的流程框图；

图5是本发明另一个实施例所述的控制方法中步骤S20的流程框图；

图6是本发明另一个实施例所述的控制方法中步骤S40的流程框图；

图7是本发明另一个实施例所述的控制方法中步骤S460的流程框图；

图8是本发明另一个实施例所述的控制方法中步骤S40的部分流程框图；

图9是本发明另一个实施例所述的控制方法中步骤S23的流程框图；

图10是本发明一个实施例所述的施工区域的局部示意图；

图11是本发明一个实施例所述的无人压路机机群的控制系统的结构示意图；

图12是本发明一个具体实施例所述的无人压路机机群与施工区域位置关系的参考示意图；

图13是本发明一个具体实施例所述的无人压路机机群与施工区域位置关系的参考示意图；

图14是本发明一个具体实施例所述的待加入压路机进入施工区域的参考示意图；

图15是本发明一个具体实施例所述的待加入压路机进入施工区域的参考示意图；

图16是本发明一个具体实施例所述的规划起点位置的参考示意图；

图17是本发明一个具体实施例所述的规划起点位置的参考示意图；

图18是本发明另一个具体实施例所述的无人压路机机群与施工区域位置关系的参考示意图；

图19是本发明另一个具体实施例所述的无人压路机机群与施工区域位置关系的参考示意图；

图20是本发明另一个具体实施例所述的为待加入压路机和施工中压路机分配施工作业区的参考示意图；

图21是本发明另一个具体实施例所述的为待加入压路机和施工中压路机分配施工作业区的参考示意图；

图22是本发明另一个具体实施例所述的为待加入压路机和施工中压路机分配施工作业区的参考示意图。

其中，图10至图22中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10作业管理平台；20待加入压路机；30施工中压路机；

100施工区域；110分界线；120行驶道路；130行驶路径；140起点位置；151摊铺区域；152初压区域；153复压区域；154终压区域；155完成区域；161第一施工作业区；162第二施工作业区；

其中，图12至图22中的箭头方向代表无人压路机的行进方向。

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其他方式来实施，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22描述本发明一些实施例中的无人压路机机群的控制方法及无人压路机机群的控制系统。

本申请的一些实施例提供了一种无人压路机机群的控制方法，其中，无人压路机机群包括待加入压路机和施工中压路机。

实施例一

如图1所示，本申请所提供的无人压路机机群的控制方法包括：步骤S20，判断是否满足待加入压路机进入施工区域的条件；步骤S40，若满足待加入压路机进入施工区域的条件，则为待加入压路机和施工中压路机规划施工任务；步骤S60，控制待加入压路机进入施工区域，并根据施工任务控制待加入压路机和施工中压路机协同施工。

本实施例通过对检修完毕后或处于空闲状态的待加入压路机加入施工条件的进行判断和对加入后的压路机机群进行施工路线和施工任务的整体规划，在不影响施工中压路机正常工作的情况下，使待加入压路机加入施工作业中与施工中压路机协同施工，以提高整个机群的施工效率。

在一些实施例中，对于判断结果不满足步骤S20所设定的判断条件，则不执行步骤S40等后续步骤，直至满足判断条件为止。

在一些实施例中，如图2所示，在步骤S20之前还包括步骤S10，控制待加入压路机进入等待区域进行待命。其中，等待区域距离施工区域在1米至30米的范围内。

进一步地，待加入压路机的数量为多个，多个待加入压路机依次进入施工区域；待加入压路机在进入施工区域并执行施工任务后成为施工中压路机。

即如果待加入压路机的数量为多个，则执行完步骤S60后，将已经进入到施工区域中的待加入压路机设定为施工中压路机，以便进行之后一个待加入压路机进入施工区域的控制步骤。之后，返回执行步骤S20，当然也可以返回执行步骤S10。

实施例二

在实施例一的基础上，步骤S20包括：步骤S23，判断施工区域内是否有供待加入压路机加入的可分配的行驶道路；和步骤S25，判断施工中压路机是否完成当前遍数的碾压任务。如图3所示。

本实施例提供了一种适用于路基土方压实作业的无人压路机机群的控制方法，控制无人压路机机群采用并行作业方式。

在一些实施例中，需要先执行步骤S23，在满足步骤S23的判断条件后，再执行步骤S25。

在另外一些实施例中，步骤S23和步骤S25是并列关系，如果判定满足待加入压路机进入施工区域的条件，则需要满足施工区域内有供待加入压路机加入的可分配的行驶道路，及施工中压路机已完成当前遍数的碾压任务这两个条件，否则判定不满足待加入压路机进入施工区域的条件。即判断步骤S23中的条件成立和步骤S25中的条件成立是判断步骤S20的条件成立的必要条件。

在一些实施例中，步骤S23包括：步骤S231，获取施工区域100的宽度L、施工区域100的相邻车道碾压需要的搭接宽度S、无人压路机的车身宽度D；步骤S233，通过第一公式计算得出可分配的行驶道路120的数量n，其中，第一公式为n＝(L-D)/(D-S)+1；步骤S235，根据可分配的行驶道路120的数量n，通过第二公式确定施工区域内能够并行施工的无人压路机的数量M，其中，第二公式为M＝n/2，其中M为向下取整的整数；步骤S237，判断施工中压路机的数量与施工区域100内能够并行施工的无人压路机的数量M之间的大小关系；步骤S239，若判断施工中压路机的数量小于M的值，则判定满足待加入压路机进入施工区域100的条件，否则判定不满足待加入压路机进入施工区域100的条件。如图4和图10所示。

通过合理设置判断是否满足待加入压路机进入施工区域的条件，使得多台无人压路机在施工区域并排施工，并且可以有效提高无人压路机机群整体的施工效率和行驶安全。

在另一些实施例中，步骤S23还可以有其他的控制逻辑，比如包括：步骤S231，获取施工区域100的宽度L、施工区域100的相邻车道碾压需要的搭接宽度S、无人压路机的车身宽度D；步骤S243，通过第一公式计算得出当前可分配的行驶道路120的数量n，其中，第一公式为n＝(L-S)/(D-S)，n为向上取整的整数；步骤S245，获取施工区域内施工中压路机的数量N；步骤S247，通过第二公式计算得出每台待加入压路机或施工中压路机可分配的行驶道路120的数量x，其中，第二公式为x＝n/(N+1)；步骤S249，判断每台待加入压路机或施工中压路机可分配的行驶道路120的数量x是否大于等于2。如图9和图10所示。

其中，x为每台无人压路机所分配的行驶道路的数量。若判断x大于等于2，则认为施工区域内有供待加入压路机执行施工任务的行驶道路，若判断x小于2，则结束使待加入压路机进入施工区域的任务。

实施例三

在上述实施例的基础上，进一步地，若步骤S20的判断结果为满足待加入压路机进入施工区域的条件，则执行步骤S40，步骤S40包括：步骤S411，获取碾压任务的总遍数和施工中压路机已完成的已碾压遍数；步骤S413，根据总遍数减去已碾压遍数得到剩余碾压遍数；步骤S421，获取待加入压路机和施工中压路机的合计数量；步骤S423，根据合计数量及所述可分配的行驶道路的数量n将施工区域进行划分，在施工区域中划分出多条施工路径；步骤S431，获取待加入压路机与施工区域的位置关系；步骤S433，判断施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数；步骤S435，根据位置关系及判断结果，将多条施工路径分配给待加入压路机和施工中压路机。如图5所示。

其中，步骤S411、步骤S413，用于规划出剩余碾压任务的遍数，以使待加入压路机和施工中压路机协同工作完成全部碾压任务；步骤S421、步骤S423用于规划出施工路径；步骤S431、步骤S433、步骤S435用于根据待加入压路机与施工区域的位置关系以及施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数，将多条施工路径合理地分配给待加入压路机和施工中压路机，通过简单的控制逻辑使得待加入压路机快速地进入到施工区域中，同时减少对施工中压路机的影响。

另外，步骤S435需要以步骤S421、步骤S423用于规划出施工路径为基础，而步骤S411、步骤S413、与步骤S421、步骤S423、为并列关系，没有执行顺序的先后，既可以先执行步骤S411、步骤S413，再执行步骤S421、步骤S423；也可容易先执行步骤S421、步骤S423，再执行步骤S411、步骤S413。

进一步地，除了需要确定施工路径外，规划出无人压路机的执行施工任务起点位置(也是每台无人压路机相应的施工路径的起点位置)的因素包括：待加入压路机与施工区域的位置关系、施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数。因此根据步骤S431中得到的位置关系，及根据步骤S431所获得的判断结果；通过步骤S435，可以根据不同的实际情况规划出不同的起点位置，从而实现对无人压路机机群的动态规划。

在一些实施例中，若待加入压路机靠近施工区域内的第一条施工路径，且施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数，则将施工区域内的第一条施工路径的起点位置规划为待加入压路机的起点位置，并根据均分结果，重新规划施工中压路机的起点位置；

在其他一些实施例中，若施工中压路机已完成的碾压遍数为偶数，则将施工区域内施工区域内施工路径的起点位置规划为原施工中压路机的起点位置，并根据均分结果，将离待加入压路机最近的一条施工路径的起点位置规划为待加入压路机的起点位置，且重新规划其余施工中压路机的起点位置。

当然，在另外一些实施例中，还可能有不同的情况，由于均是根据不同的实际情况规划出适合的起点位置，能够起到使待加入压路机快速进入施工区域及减少与施工中压路机发生干涉的效果，实现对无人压路机机群的动态规划，均应包含在本申请的保护范围内。

实施例四

在上述实施例的基础上，施工区域的数量为三个，三个施工区域分别为初压区域、复压区域和终压区域。

步骤S20包括：步骤S21，判断待加入压路机的类型是否适配初压区域、复压区域或终压区域；步骤S23，判断施工区域内是否有供待加入压路机加入的可分配的行驶道路；步骤S25，判断施工中压路机是否完成当前遍数的碾压任务。如图6所示。

若待加入压路机的类型适配初压区域、复压区域和终压区域的其中之一，则执行步骤S23和步骤S25，否则认定不满足待加入压路机进入施工区域的条件。其中，步骤S23中的施工区域指的是与待加入压路机的类型适配的初压区域、复压区域或终压区域。若施工区域内有供待加入压路机执行施工任务的行驶道路，且施工中压路机已完成当前次的碾压任务，则判定满足待加入压路机进入施工区域的条件，若不满足其中任一判断条件，则判定不满足待加入压路机进入施工区域的条件。

本实施例提供了一种适用于沥青路面施工作业的无人压路机机群的控制方法，控制无人压路机机群采用串行作业方式。沥青路面施工作业的施工区域包括依次相连的初压区域、复压区域和终压区域。其中，步骤S21是先决条件。在满足步骤S21的判断条件后，进一步执行步骤S23和步骤S25，否则判定不满足待加入压路机进入施工区域的条件。步骤S23和步骤S25是并列关系，如果判定满足待加入压路机进入施工区域的条件，则需要满足施工区域内有供待加入压路机执行施工任务的可分配的行驶道路，及施工中压路机已完成当前次的碾压任务这两个条件，否则判定不满足待加入压路机进入施工区域的条件。较于无人压路机机群采用并行作业方式，串行作业方式需要额外一个判断步骤S21，且判断步骤S21、步骤S23和步骤S25中的条件成立是判断步骤S20的条件成立的必要条件。

进一步地，若步骤S20的判断结果为满足待加入压路机进入施工区域的条件，则执行步骤S40。步骤S40包括：步骤S411，获取碾压任务的总遍数和施工中压路机已完成的已碾压遍数；步骤S413，根据总遍数减去已碾压遍数得到剩余碾压遍数；步骤S421，获取待加入压路机和施工中压路机的合计数量；步骤S423，根据合计数量及所述可分配的行驶道路的数量n将施工区域进行划分，在施工区域中划分出多条施工路径；步骤S431，获取待加入压路机与施工区域的位置关系；步骤S433，判断施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数；步骤S435，根据位置关系及判断结果，将多条施工路径分配给待加入压路机和施工中压路机。如图5所示。在一些实施例中，步骤S60中的控制待加入压路机进入施工区域的步骤具体包括：步骤S612，将施工区域的最边上的行驶道路规划为待加入压路机进入初压区域、复压区域或终压区域的驶入路径；(其中，最边上的行驶道路指的是初压区域、复压区域和终压区域的最边上的行驶道路，施工区域沿长度方向的两侧中任一侧均可)；步骤S614，在待加入压路机驶入初压区域、复压区域或终压区域的过程中，将驶入的施工区域的施工中压路机锁定在最边上的行驶道路和相邻的行驶道路以外执行施工任务；步骤S616，在待加入压路机驶离初压区域、复压区域或终压区域后，解锁驶离的施工区域的最边上的行驶道路和相邻的行驶道路。如图7所示。

值得说明的是，步骤S612中的“驶入”指的是，待加入压路机经过的复压区域或终压区域，而非执行施工任务的施工区域。同样，可以理解的是，进入前面的施工区域需要经过后面的施工区域，比如，待加入压路机进入初压区域需要经过依次经过终压区域、复压区域；待加入压路机进入复压区域需要经过终压区域。

具体地，若待加入压路机的类型所对应的施工区域为终压区域，则将行驶道路包规划为由完成区域直接进入终压区域。若待加入压路机的类型所对应的施工区域为复压区域，则将行驶道路规划为由完成区域通过终压区域进入复压区域，其中，在待加入压路机通过终压区域时将终压区域内执行施工任务的施工中压路机锁定在间隔行驶道路的施工区域上进行施工任务，并在待加入压路机驶离终压区域后解锁。若待加入压路机的类型所对应的施工区域为初压区域，则将行驶路径规划为由完成区域通过终压区域、复压区域后进入初压区域；在待加入压路机通过终压区域时将终压区域内执行施工任务的施工中压路机锁定在间隔待加入压路机的非行驶路径上进行施工任务，并在待加入压路机驶离终压区域后解锁；在待加入压路机通过复压区域时将复压区域内执行施工任务的施工中压路机锁定在间隔待加入压路机的非行驶路径上进行施工任务，并在待加入压路机驶离复压区域后解锁。

在一些实施例中，步骤S40还包括：步骤S471，将适配待加入压路机的类型的施工区域进行划分，划分第一施工作业区及第二施工作业区，其中，第一施工作业区与第二施工作业区沿初压区域至终压区域的方向依次设置；步骤S473，将待加入压路机规划至第二施工作业区执行施工任务；步骤S475，将施工中压路机进入第一施工作业区执行施工任务。如图8所示。

在另外一些实施例中，如图8所示，步骤S40还包括：步骤S471，将适配待加入压路机的类型的施工区域进行划分，划分第一施工作业区及第二施工作业区，其中，第一施工作业区与第二施工作业区沿初压区域至终压区域的方向依次设置；步骤S473，将待加入压路机规划至第二施工作业区执行施工任务；步骤S477，施工中压路机的数量为多个，将部分施工中压路机规划至第二施工作业区执行施工任务，其余部分施工中压路机进入第一施工作业区执行施工任务。

在另外一些实施例中，如图8所示，步骤S40还包括：步骤S471，将适配待加入压路机的类型的施工区域进行划分，划分第一施工作业区及第二施工作业区，其中，第一施工作业区与第二施工作业区沿初压区域至终压区域的方向依次设置；步骤S479，将待加入压路机及施工中压路机规划至第一施工作业区执行施工任务。

上述三个实施例提供了三种规划方式，将与待加入压路机的类型适配的施工区域进行细分，规划出待加入压路机和施工中压路机执行施工各自的施工作业区，以满足实际情况、工程要求等需要。通过对待加入压路机和施工中压路机执行施工任务的施工作业区进行合理的规划，有助于使待加入压路机和施工中压路机互不干涉地执行相应的施工任务，且有利于统筹安排各个施工区域的施工进度，使无人压路机机群整体向前推进，以提高无人压路机机群的整体施工效率。

在另外一些实施例中，还可以将待加入压路机和施工中压路机全部规划至第二施工作业区执行施工任务。

本申请的一些实施例提供了一种无人压路机机群协同工作的控制系统。

如图11所示，控制系统包括作业管理平台10和多台无人压路机。其中，无人压路机上设有GPS定位及导航装置、无线通讯装置和自主避障装置。作业管理平台10通过无线通讯网络对多台无人压路机进行控制，其中，无人压路机机群包括至少1台待加入压路机20和至少1台施工中压路机30，即无人压路机指的是待加入压路机20或施工中压路机30。

本实施例所提供的无人压路机机群协同工作的控制系统，由于能够实现上述任一实施例中的无人压路机机群协同工作的控制方法中的步骤，因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

下面以一些具体实施例说明本申请所提供的无人压路机机群协同工作的控制方法及控制系统。

在工程建设过程中，通常需要用到压路机进行碾压作业，而压路机在碾压过程中需要施工区域100进行大量重复作业(反复碾压)，因此开发无人压路机已成为行业趋势。目前行业内无人压路机可以实现在特定区域的自动碾压，特别在大型施工场所还可以实现多台压路机实现机群作业，实现智能化高效施工。但是由于压路机属于机械装置，在无人压路机机群施工作业过程中，难免会出现缺油等故障情况，因而需要将故障无人压路机驶离作业区域进行维修。带机器检修完毕，仍需要将该无人压路机重新加入作业中，又或者在故障无人压路机检修期间，将其他空闲状态的无人压路机加入作业机群，以保证整个施工过程和进度不受影响。

为此，本申请提供了一种无人压路机机群动态作业控制方法，即控制无人压路机机群(至少1台待加入压路机和至少1台施工中压路机)协同工作的方法，具体涉及无人压路机机群作业过程中出现新增无人压路机时的动态路径规划方法。

无人压路机机群的控制系统主要包含三大部分，无人压路机机群、作业管理平台和无线通讯网络。

其中，无人压路机机群主要包含具备自动驾驶功能的压路机，自动驾驶压路机除了具备基本的电控底盘之外，还包含高精度GPS定位(RTK，Real-TimeKinematic，实时动态定位)及导航、无线通讯模块(实现无人压路机与作业管理平台之间的数据实时信息交互)、自主避障功能(如激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、图像传感器等)。作业管理平台负责对整个机群作业任务规划、布置、调度以及信息查询等功能，并能够通过无线网络实现与无人压路机机群设备之间信息实时交互，以下简称平台。无线通讯网络主要实现无人压路机机群和作业管理平台之间的数据通讯，该无线网络可以采用专用4G/5G网络(网络延时要求50ms以内)，也可以是采用局域网络(如无线网桥、电台等)。

本申请还提供了一种在无人压路机机群在施工过程中，如果因为施工任务要求需要新增一台或多台无人压路机(待加入压路机)，或者此前有无人压路机退出作业进行检修后重新加入作业机群时的作业方法。当施工方有需要在已施工的无人压路机机群中新增无人压路机时，首先需要将该新增无人压路机行驶至待施工区域100附近，然后通过作业管理平台操作将该机器添加至对应作业区和设置该无人压路机相应作业任务并下发执行指令。此时该无人压路机进入准备状态，当机群中其他设备相应作业已完成，并且满足新增无人压路机进入条件后(主要避免相邻车辆发生碰撞)，该新增无人压路机按照规定路线进度作业区域，并与其他无人压路机协同作业，直至该区域的施工作业完成。如果新增压路机添加之后不满足进入条件，则不允许该压路机进入施工区域100。

具体实施例一

当无人压路机机群在实际作业过程中采用并行作业方式时，如路基土方压实作业。

如图12所示，假如当前已规划好的施工区域100存在两台无人压路机(如施工中压路机A和施工中压路机B，以下简称A或B)在施工作业，根据等量施工原则，作业管理平台会将当前施工作业区域(即人为设置的安全施工区域100)均分给A和B(为了方便说明，图中深色虚线位置标示A、B施工区域100分界线110)。如果此有另外一台处于空闲状态的待加入压路机C(以下简称C)加入无人压路机机群进行协同作业来提供施工效率。那么C加入作业机群的控制流程如下：

第一步：将无人压路机C行驶至当前施工作业区域其中一台无人压路机的起点位置140附近，需要保证C与当前施工作业区域(施工区域100的外周电子围栏)的最近的距离大于等于1m(确保其他无人压路机行驶至电子围栏边界不发生碰撞)且小于等于30m(太远不安全，且不利于路径规划)。如选取图中施工中压路机A的起点位置140附近，此时C的停车位置只能是位于A起点后侧及上侧附近区域等待加入施工；

第二步：如图10所示，作业管理平台根据坐标信息计算当前施工区域100宽度L(通常施工区域100为矩形或类似矩形，即选取矩形边长较短的为宽度)，相邻车道碾压需要搭接宽度S(可根据施工方要求进行设定)，压路机轮胎宽度D和当前可分配的压路机车道数n，它们之间的关系满足：L＝D×n-(n-1)×S；即：n＝(L-S)/(D-S)；由于车道数必须为整数，因此n在非整数的情况下往上取整，如n＝3.1，则n取4。

若当前施工区域100已存在无人压路机数量为N(如图12中A、B共2台)，计算增加一台压路机后平均每台无人压路机可分配的行驶道路120数量x：x＝n/(N+1)；为了保证施工效率和安全，x必须满足：x≥2；若x≥2，则进入第四步，否则平台提示“当前可分配路径太少，无法新增压路机”，并结束该添加任务。

需要说明的是，将施工区域100上设有多个可以供无人压路机行驶的行驶道路120，行驶道路120的数量为n，将n条行驶道路120中的一部分规划为待加入压路机的行驶路径130，将一部分规划为施工中压路机的行驶路径130，行驶路径130包含的行驶道路120的数量为x。

第三步：作业管理平台判断无人压路机C当前位置与A起点位置140的关系，如果处于A起点的上侧(如图13所示)，则进入第四步，否则若C位于A起点位置140的后侧(如图12所示)，则进入第六步。

第四步：作业管理平台判断当前A所处的碾压变遍数(通常土方压实需要重复碾压5～7遍，其中还包括静碾压和振动碾压，具体以施工方工艺要求为准)，如原设定碾压7遍，当前已进行至第4遍(带振动)。平台进一步判断A起点所处的车道和其相邻的车道是否已经完成第4遍碾压，如果已完成，则进入第五步，否则继续等待，直至A起点所处的车道和其相邻的车道是否已经完成第4遍碾压。

第五步：作业管理平台将C的施工路径的起点位置140规划至A起点位置140并就绪，根据C停车在不同位置的规划A进入施工区域100的路径如图14和图15所示。其中图14和图15中的“1”和“2”代表进入施工区域100的路径。然后作业管理平台将整个施工区域100均分为三等分，并将剩余碾压变数和新任务规划至A、B、C三台机器，此时A、B两台无人压路机必须先完成当前已规划的碾压任务(如A、B把第四遍碾压全部完成至结束点之后再按照新分配任务执行)，直至整个作业完成。

在另外一些情况中，也可以不将整个施工区域100均分。

第六步：作业管理平台将整个施工区域100均分为三等分，并将A、B在完成当前碾压变数后(通常土方压实需要重复碾压5～7遍，其中还包括静碾压和振动碾压，具体以施工方工艺要求为准。如原设定碾压7遍，当前已进行至第4遍)的剩余碾压遍数和新任务规划至A、B、C三台机器。

第七步：当A、B两台无人压路机必须先完成当前已规划的碾压任务(如A、B把第4遍碾压全部完成至结束点之后)。如果A的结束点不在原起点位置140(压路机属于往返碾压，因此碾压偶数遍才会回到起点，奇数遍不会回到起点位置140)，则将压路机C规划至A原来起点位置140，A、B分别规划至新的起点位置140，如图16所示。否则进入第八步。

第八步：当A当前碾压终点在原起点位置140时，则将C规划至A、B之间的某处为起点位置140，如图17所示。

当新增加无人压路机(待加入压路机)从其他各方向进入施工区域100时，均采用以上类似方法，同时该方法也适用同时添加多台无人压路机，控制逻辑和判断方法一致，因此不再做详细阐述。

具体实施方式二：

当无人压路机机群在实际作业过程中采用串行作业方式时，如沥青路面施工作业。

如图18所示，假如当前已规划好的施工区域100存在一组路面摊铺机群(摊铺机+双钢轮压路机+轮胎压路机)在施工作业，由于是沥青路面施工，因此摊铺机T在前面的摊铺区域151摊铺，两台双钢轮压路机(A、B)在初压区域152负责初压任务，后面跟随两台轮胎压路机(C、D)进行复压作业，最后由一台双钢轮压路机(E)进行终压，为了方便，用深色虚线(分界线110)将碾压区域进行区分(齿状分布应是施工工艺要求而定)。根据等量施工原则，作业管理平台会将当前各施工区域100(即人为设置的安全施工区域100)均分给该区域无人压路机(如初压区域152的作业任务会大致均分给压路机A和压路机B进行作业)。如果此时有另外一台处于空闲状态的待加入压路机F(以下简称F)加入，进行协同作业来提供施工效率。那么F加入作业机群的控制流程如下：

第一步：将待加入压路机F(简称F)行驶至当前施工作业已完成区域155并靠近电子围栏位置附近，同时保证F与当前施工区域100(施工区域100的外周设有电子围栏)的最近的距离大于等于1m(确保其他无人压路机行驶至电子围栏边界不发生碰撞)且小于等于30m(太远不安全，且不利于路径规划)。如选取上图18中位置附近等待加入施工。

第二步：判断待加入压路机F的类型与需要添加区域工艺要求是否匹配，比如待加入压路机F为双钢轮压路机，需要进入到的相应的施工区域100为初压区域152，则会将初压区域152工艺要求的压路机类型(双钢轮压路机)与F是否匹配，匹配则进入第三步，否则不允许添加。

第四步：作业管理平台并根据坐标信息计算待添加压路机的区域(如初压区域152)当前施工区域100宽度(通常取施工区道路的宽度，如图11中摊铺机摊铺宽度)L，施工方要求的相邻车道碾压需要搭接宽度S，压路机轮胎宽度D和当前可分配的压路机车道数n(同可分配的行驶道路的数量n)，它们之间的关系满足：L＝D×n-(n-1)×S；即：n＝(L-S)/(D-S)；由于车道数必须为整数，因此n在非整数的情况下往上取整，如n＝3.1，则n取4。若当前施工区域100已存在无人压路机数量为N(如图18中A、B共2台)，计算增加一台压路机后平均每台无人压路机可分配的行驶道路120数量x：x＝n/(N+1)；为了保证施工效率和安全，x必须满足：x≥2；若x≥2，若初压区域152需要增加一台无人压路机，此时初压区域152已存在A、B两台压路机，并且满足条件x≥2则进入步骤五。否则平台提示“当前可分配路径太少，无法新增压路机”，并结束该添加任务。其中，x为每台无人压路机所分配的行驶道路的数量。

需要说明的是，将施工区域100上设有多个可以供无人压路机行驶的行驶道路120，行驶道路120的数量为n，将n条行驶道路120中的一部分规划为待加入压路机的行驶路径130，将一部分规划为施工中压路机的行驶路径130，行驶路径130包含的行驶道路120的数量为x。

第五步：作业管理平台判断F当前位置所处位置，并将其自动驾驶路径规划至靠近道路边侧位置(考虑自动避障规则，待施工区域100边侧位置为最优进入位置)，如图18中或图19中待加入压路机F所在位置，进入第六步。

第六步：作业管理平台此时将终压区域154的双钢轮压路机E(简称E)进行调度，如图18所示，如果E当前处于上侧第一车道(从上向下数第一条驶行道路)、第二车道(从上向下数第二条驶行道路)碾压，则F将等待，直至E在终压区域154的非第一车道、第二车道作业后将E施工区域100锁定，此时不能再换道进入第一车道、第二车道作业；同时将F路径规划至终压区域154的上侧第一车道并朝复压区域153行驶，进入第七步。

第七步：当F进入终压区域154上侧第一车道后，作业管理平台进一步判断复压区域153内的轮胎压路机C(简称C)、和轮胎压路机D(简称D)是否在复压区域153上侧第一车道、第二车道碾压(如图18中C)，例如C当前处于复压区域153上侧第二车道碾压，因此F将在复压和终压边界线靠近终压侧等待，直至复压区域153上侧第一第二车道没有压路机存在(C已经驶离复压区域153上侧第一车道、第二车道)。此时，将F路径规划至复压区域153的上侧第一车道并朝初压区域152行驶，并将C、D施工区域100锁定(即不能进入复压区域153的上侧第一车道、第二车道)，进入第八步，当F进入复压区后E的锁定解除(即E可以在终压区域154的非第一车道、第二车道作业)。

第八步：当F进入复压区域153上侧第一车道后，平台进一步判断初压区域152内的双钢轮压路机A(简称A)、双钢轮压路机B(简称B)是否在初压区域152上侧第一车道、第二车道碾压(如图18中A)，例如A当前处于初压区域152上侧第二车道碾压，因此F将在复压和初压边界线靠近复压侧等待，直至初压区域152上侧第一车道、第二车道没有压路机存在(A已经驶离初压区域152上侧第一第二车道)。此时，将F路径规划至初压区域152的上侧第一车道区域行驶，并将A、B施工区域100锁定(即不能进入初压区域152的上侧第一车道、第二车道)，进入第九步，当F进入复压区后C、D的锁定解除(即C、D可以在终压区域154的非第一车道、第二车道作业)。

第九步：当F进入初压区域152之后，作业管理平台根据要求(可以是设定的要求或是施工要求等)将初压区域152待施工任务均分给A、B、F三台无人压路机，完成新增无人压路机的动态路径规划。A、B、F三台无人压路机的施工任务可以按照客户的要求包括不限于几种模式(图20、图21、图22)所示，具体可以按照可以的要求在作业管理平台进行设置，划分第一施工作业区161和第二施工作业区162，以实现配置。

当新增加无人压路机从其他各方向进入不同施工区域100(初压区域152、复压区域153或终压区域154)时，均采用以上类似方法，如从图19中F位置添加无人压路机到终压区域154时，则只需要参照以上步骤进行到第六步即可。同时该方法也适用同时添加多台无人压路机，控制逻辑和判断方法一致，因此不再做详细阐述。

综上，本申请所提供的无人压路机机群的控制方法和控制系统，通过作业管理平台调度实现无人压路机机群(待加入压路机和施工中压路机)之间的动态路径规划；并且能够在无人压路机机群之间动态规划施工任务，通过调度实现无人压路机机群之间的动态避障，保障安全高效施工。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，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；“相连”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。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

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。

以上所述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内。

Claims (9)

1.一种无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，所述无人压路机机群包括多台无人压路机，多台所述无人压路机分别为至少一台待加入压路机和至少一台施工中压路机，所述控制方法包括：

判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件；

若满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，则为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务；

控制所述待加入压路机进入所述施工区域，并根据所述施工任务控制所述待加入压路机和所述施工中压路机协同施工；

所述待加入压路机和所述施工中压路机在所述施工区域中采用并行作业方式执行所述施工任务；

其中，判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件的步骤包括：判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路；

若施工区域内具有供所述待加入压路加入的可分配的行驶道路，则进一步判断所述施工中压路机是否完成当前遍数的碾压任务，其中所述施工任务包括多个遍数的碾压任务，否则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件；

若所述施工中压路机已完成当前遍数的碾压任务，则判定满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，否则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件；

其中，判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路的步骤包括：

获取所述施工区域的宽度L、所述施工区域的相邻车道碾压需要的搭接宽度S、所述无人压路机的车身宽度D，通过第一公式计算得出可分配的行驶道路的数量n，其中，所述第一公式为n=（L-D）/(D-S)+1；

根据所述可分配的行驶道路的数量n，通过第二公式确定所述施工区域内能够并行施工的所述无人压路机的数量M，其中，所述第二公式为M=n/2，其中M为向下取整的整数；

判断所述施工中压路机的数量与所述施工区域内能够并行施工的所述无人压路机的数量M之间的大小关系；

若判断所述施工中压路机的数量小于所述M的值，则判定满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件，否则判定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件。

2.根据权利要求1所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务的步骤包括：

获取所述碾压任务的总遍数和所述施工中压路机已完成的已碾压遍数，根据所述总遍数和所述已碾压遍数得到剩余碾压遍数；

获取所述待加入压路机和所述施工中压路机的合计数量，根据所述合计数量及所述可分配的行驶道路的数量n，将所述施工区域进行划分，在所述施工区域中划分出多条施工路径；

获取所述待加入压路机与所述施工区域的位置关系，并判断施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数还是偶数；

根据所述位置关系及判断结果，将多条所述施工路径分配给所述待加入压路机和所述施工中压路机；

其中，所述施工任务包括所述剩余碾压遍数和所述施工路径。

3.根据权利要求2所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，

根据所述位置关系及判断结果，将多条施工路径分配给所述待加入压路机和所述施工中压路机的步骤包括：

若所述待加入压路机靠近所述施工区域内的第一条施工路径，且所述施工中压路机已完成的碾压遍数为奇数，则将所述施工区域内的第一条施工路径规划为所述待加入压路机的施工路径；

若施工中压路机已完成的碾压遍数为偶数，则将所述施工区域内所述施工区域内的第一条施工路径规划为原所述施工中压路机的施工路径，并将除所述第一条施工路径以外的离所述待加入压路机最近的一条施工路径规划为所述待加入压路机的施工路径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，

所述施工区域的数量为多个，三个所述施工区域依次相连，包括初压区域、复压区域和终压区域；

判断是否满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件的步骤还包括：

在判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路的步骤之前，判断所述待加入压路机的类型是否适配所述初压区域、所述复压区域或所述终压区域；

若所述待加入压路机的类型适配初压区域、所述复压区域和所述终压区域的其中之一，则进一步判断所述施工区域内是否有供所述待加入压路机加入的可分配的行驶道路，否则认定不满足所述待加入压路机进入所述施工区域的条件。

5.根据权利要求4所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，控制所述待加入压路机进入施工区域的步骤具体包括：

将所述施工区域的最边上的行驶道路规划为所述待加入压路机进入所述初压区域、所述复压区域或所述终压区域的驶入路径；

在待加入压路机驶入初压区域、复压区域或终压区域的过程中，将驶入的施工区域内的所述施工中压路机锁定在最边上的行驶道路和相邻的行驶道路以外执行所述施工任务；

在待加入压路机驶离初压区域、复压区域或终压区域后，解锁驶离的所述施工区域最边上的行驶道路和相邻的行驶道路。

6.根据权利要求4所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，为所述待加入压路机和所述施工中压路机规划施工任务的步骤还包括：

将适配所述待加入压路机的类型的所述施工区域划分出第一施工作业区和第二施工作业区；其中，所述第一施工作业区与所述第二施工作业区沿所述初压区域至所述终压区域的方向设置；

将所述待加入压路机规划至所述第二施工作业区执行施工任务；且将所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务；或所述施工中压路机的数量为多个，将部分所述施工中压路机规划至所述第二施工作业区执行施工任务，其余部分所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务；或者

将所述待加入压路机及所述施工中压路机规划至所述第一施工作业区执行施工任务或所述第二施工作业区执行施工任务。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，在判断是否满足所述待加入压路机进入施工区域的条件的步骤之前还包括：

控制所述待加入压路机进入等待区域进行待命；其中，所述等待区域距离所述施工区域在1米至30米的范围内。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的无人压路机机群协同工作的控制方法，其特征在于，

所述待加入压路机的数量为多个，多个所述待加入压路机依次进入所述施工区域；

所述待加入压路机在进入所述施工区域并执行所述施工任务后成为所述施工中压路机。

9.一种无人压路机机群协同工作的控制系统，其特征在于，包括：

多台无人压路机，所述无人压路机上设有GPS定位及导航装置、无线通讯装置和自主避障装置；

作业管理平台，通过无线通讯网络与多个所述无人压路机相连，所述作业管理平台包括处理器，所述处理器中的控制程序被执行时，能够实现如权利要求1至8中任一项所述的无人压路机机群协同工作的控制方法的步骤。

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