CN112748733B - 电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN112748733B CN202011490696.2A CN202011490696A CN112748733B CN 112748733 B CN112748733 B CN 112748733B CN 202011490696 A CN202011490696 A CN 202011490696A CN 112748733 B CN112748733 B CN 112748733B
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Abstract

本发明公开了一种电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质。其中，电缆放线车路径规划方法，包括：从上层控制器处获取全局路径；确定电缆放线车的预览长度和转向半径；基于预览长度和转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；基于障碍物信息和最短路径利用触须算法生成目标局部路径。通过利用Dubins曲线生成预览长度的最短路径，具有良好的实时性，根据电缆放线车的位置变化生成路径规划，有效提升电缆放线车的行进效率；利用触须算法生成在最短路径基础上进行避障的目标局部路径，使得电缆放线车在行进过程中即保证了行进的效率，又保证了电缆放线车在行进过程中对障碍物的良好躲避。

Description

电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及路径规划技术，尤其涉及一种电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在电力系统作业中，电缆放线车主要用于在电缆施工过程中输送电缆，以确保电缆能够顺利的施工，通常情况下，电缆放线车在施工过程中需要依据电缆的排布的轨迹运动，这就需要电缆放线车在输送电缆的过程中不断的变换位置以适应电缆的排布。
而现有的电缆放线车的移动方式有两种，一种是通过人力助推的方式实现放线车的移动。但由于电缆放线车经常需要变换位置，且电缆放线车搭载电缆后自重较重，对电缆放线车的过程十分的费力，需要消耗大量的劳动力，并且效率低下。另一种是配合机动车移动，采用机动车拖动实现电缆放线车的移动。但是由于机动车自身体格相对较大，在行进过程中需要机动车的驾驶员凭经验和其他工作人员的指挥通过障碍区域，使得采用机动车拖动电缆放线车的过程相对较为缓慢，并且对驾驶员的驾驶技术要求较高，在行进的过程中需要缓慢行进，在存在障碍的区域进行搬动时效率相对低下。
发明内容
本发明提供一种电缆放线车路径规划方法、装置、设备及存储介质，以有效的提高电缆放线车在障碍区域的通行效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种电缆放线车路径规划方法，包括：
从上层控制器处获取全局路径；
确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径。
可选的，所述从上层控制器处获取全局路径，包括：
获取电缆放线车的初始位置和目的地；
基于所述初始位置和所述目的地从上层控制器处获取全局路径。
可选的，所述确定电缆放线车的预览长度和转向半径，包括：
获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度；
基于所述预设速度和所述预览时间长度计算获得所述电缆放线车的预览长度；
根据所述预设速度和所述电缆放线车受到的横向加速度系数计算获得所述电缆放线车的转向半径。
可选的，所述基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径，包括：
获取所述电缆放线车当前的初始朝向；
根据所述预览长度确定预览目标点和所述电缆放线车在所述预览目标点的目标朝向；
基于所述初始朝向、所述目标朝向和所述转向半径利用Dubins曲线计算所述电缆放线车当前位置与所述预览目标点之间的最短路径。
可选的，所述获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息，包括：
基于所述电缆放线车的当前位置、获取所述电缆放线车的所述预览长度范围内的障碍物位置。
可选的，所述基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径，包括：
利用触须算法根据所述障碍物信息和所述转向半径生成若干参考目标点；
计算由所述电缆放线车的当前位置分别到若干所述参考目标点的若干参考路径；
基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径。
可选的，所述基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径，包括：
根据所述参考路径与所述障碍物信息确定所述电缆放线车与障碍物之间的参考距离；
根据所述参考距离和障碍物成本系数计算与所述参考路径对应的障碍成本；
根据所述电缆放线车的当前位置与所述参考路径的结束点的距离确定偏移成本；
根据预设的运动成本系数和所述参考路径相对所述最短路径的偏移量计算运动成本；
确定所述障碍成本、所述偏移成本和所述运动成本的总和最小的所述参考路径为目标局部路径。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电缆放线车路径规划装置，包括：
全局路径获取模块，用于从上层控制器处获取全局路径；
确定模块，用于确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
最短路径生成模块，用于基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
障碍物信息获取模块，用于获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
目标局部路径生成模块，用于基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电缆放线车路径规划设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的电缆放线车路径规划方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的电缆放线车路径规划方法。
本发明通过从上层控制器处获取全局路径，可获得电缆放线车的大致行驶路径，得知对电缆放线车的途径位置的要求，保证对电缆放线车生成的路径规划能够符合电缆放线作业要求；确定电缆放线车的预览长度和转向半径后利用Dubins曲线生成预览长度的最短路径，具有良好的实时性，根据电缆放线车的位置变化生成路径规划，有效提升电缆放线车的行进效率；然后根据电缆放线车的行驶路径的障碍物信息利用触须算法生成在最短路径基础上进行避障的目标局部路径，可有效的保证电缆放线车在行进过程中躲避障碍物，并在躲避障碍物后重新回到Dubins曲线生成的最短路径上，使得电缆放线车在行进过程中即保证了行进的效率，又保证了电缆放线车在行进过程中对障碍物的良好躲避。
附图说明
图1为本发明实施例一中的电缆放线车路径规划方法的流程图；
图2a是本发明实施例二中的电缆放线车路径规划方法的流程图；
图2b是本发明实施例二中的一种电缆放线车路径的示意图；
图3是本发明实施例三中的电缆放线车路径规划装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的电缆放线车路径规划设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的电缆放线车路径规划方法的流程图，本实施例可适用于电缆放线车在搬运过程中的行进路线的路径规划的情况，该方法可以由电缆放线车路径规划装置来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、从上层控制器处获取全局路径。
在本发明实施例中，全局路径是指电缆放线车由当前位置到达目标位置的所需走过的地点的集合，也就是说电缆放线车到达预设的目标位置所需经过的地点的集合。
在本发明实施例中，对于全局路径的获取形式可以是多种，示例性的，可通过上层控制器获得，在上层控制器中存储有对应的全局路径或者上层控制器可根据电缆放线车当前的位置和目标位置生成相应的全局路径。
在一个具体的实施例中，全局路径可以是根据电缆的排布轨迹确定，即，根据电缆的排布轨迹确定电缆放线车行进的全局路径。又或者，依据地图上的道路利用导航器进行路线的规划生成相应的全局路径。
步骤120、确定电缆放线车的预览长度和转向半径。
一般的，在电缆放线车行进过程中，电缆放线车的移动具有一定的速度，并且当电缆放线车移动的速度越快时，其转向所需的转向半径越大，否则将容易出现电缆放线车侧翻的风险，并且在速度较大时进行转向半径较小的转向，容易造成乘坐在电缆放线车上的工作人员的不适。
在具体实现中，对电缆放线车进行路径规划时，需要提前生成电缆放线车即将行驶到的位置的路径规划，而对于所需生成的路径的长度需要进行限定，即确定电缆放线车的路径规划的预览长度。并且在电缆放线车行进过程中，电缆放线车的转向半径不仅受到其自身条件的限定，还受到路面附着系数的限制，需要保证电缆放线车在行进的过程中的侧向力不超过路面的最大附着边界，保证电缆放线车的行进稳定性。
步骤130、基于预览长度和转向半径利用Dubins曲线生成最短路径。
一般的，Dubins曲线是在满足曲率约束和规定的始端和末端的切线(进入方向)的条件下，连接两个二维平面的最短路径，而且限制目标只能向前行进。
在本发明实施例中，Dubins曲线的始端和末端由预览长度和全局路径决定，并且对于始端和末端的方向也可从全局路径中获取，其方向分别与电缆放线车在始端和末端时的行进方向相同。也就是说，在本发明实施例中采用Dubins曲线生成最短路径时，将电缆放线车的当前所处位置作为始端，将电缆放线车的行进方向上与电缆放线车间隔预览长度的位置作为末端，并将电缆放线车在始端和末端的行进方向作为Dubins曲线的始端和末端的方向，从而计算获得由电缆放线车的当前位置到间隔预览长度后的末端位置的最短路径。
步骤140、获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息。
一般的，在电缆放线车的行进过程中，周围环境存在着一定障碍物影响电缆放线车的正常通行，电缆放线车在行进过程中需要绕过障碍物。因此在对电缆放线车进行路径规划时需要获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息，以最终确定电缆放线车的行进路线。
在具体实现中，对于电缆放线车的行驶路径的障碍物信息的获取方式可以是多种的，示例性的，可以通过激光雷达在电缆放线车行进过程中对周围进行扫描，从而获得电缆放线车的行驶路径上的障碍物信息。又或者，通过摄像头在电缆放线车行进过程中对周围进行拍摄，从而获得电缆放线车的行驶路径上的图像信息，通过对图像信息进行分析获得电缆放线车的行驶路径上的障碍物信息。另外，也可以是满足本发明实施例中对于电缆放线车的行驶路径上的障碍物信息获取需求的获取形式，在此不做详尽列出。
步骤150、基于障碍物信息和最短路径利用触须算法生成目标局部路径。
触须算法在每个控制周期内根据电缆放线车行驶速度生成一组预先设定的触须，每条触须以当前位置为起点，以某一前轮偏角下预测的行驶轨迹构建触须，判断触须末端与目标位置的距离，对距离目标位置最近的触须进行安全性分析，若满足安全性约束，则选择该触须作为下一控制周期的规划路径，否则对该触须左右两侧的触须进行安全性分析，并继续向外扩散，直至某条触须满足安全性约束。即，通过触须算法可实现对行驶路径上的障碍物进行规避，生成相应的规避路线，使得电缆放线车在行驶过程中可针对障碍物生成目标局部路径，以使电缆放线车可在行驶的过程中避开障碍物，并且在避开障碍物后沿通过Dubins曲线生成的最短路径行驶，可有效的实现避障以及缩短行驶路径。
本发明实施例通过从上层控制器处获取全局路径，可获得电缆放线车的大致行驶路径，得知对电缆放线车的途径位置的要求，保证对电缆放线车生成的路径规划能够符合电缆放线作业要求；确定电缆放线车的预览长度和转向半径后利用Dubins曲线生成预览长度的最短路径，具有良好的实时性，根据电缆放线车的位置变化生成路径规划，有效提升电缆放线车的行进效率；然后根据电缆放线车的行驶路径的障碍物信息利用触须算法生成在最短路径基础上进行避障的目标局部路径，可有效的保证电缆放线车在行进过程中躲避障碍物，并在躲避障碍物后重新回到Dubins曲线生成的最短路径上，使得电缆放线车在行进过程中即保证了行进的效率，又保证了电缆放线车在行进过程中对障碍物的良好躲避。
实施例二
图2a为本发明实施例二提供的一种电缆放线车路径规划方法的流程图。本实施例是在实施例一的基础上进行的细化，详细描述了根据对电缆放线车的路径规划的具体操作。该方法具体包括如下步骤：
步骤201、获取电缆放线车的初始位置和目的地。
一般的，在电缆布置作业中都具有开始位置和结束位置，或者是当天的工作任务具有预定的目标点，即当天所需完成的布置量，此时，初始位置即当前电缆放线车所处的位置，目的地则是电缆布置作业中的结束位置、或当天的工作任务的结束位置。
在本发明实施例中，电缆放线车的初始位置和目的地可根据实际需要进行设定，可将电缆放线车的当前位置作为初始位置，将电缆放线车行进的目标地点作为目的地。
步骤202、基于初始位置和目的地从上层控制器处获取全局路径。
将电缆放线车的当天作业任务对应的初始位置和目的地或者是完整的电缆布置作业对应的初始位置和目的地传递至上层控制器处，从而从上层控制器处获取到对应的全局路径。
其中，全局路径可以是电缆布置作业的要求布置轨迹或者是电缆放线车行进到目的地的整体路线。
步骤203、获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度。
在电缆放线车作业过程中，对于电缆放线车的行进速度有一定的要求，即对电缆放线车的行进速度设定有预设的速度。并且在电缆放线车行进作业的过程中，从对电缆放线车发出操纵指令开始到电缆放线车做出反应具有一定的反应时间，并且对电缆放线车的行进路径上的路况的获取和路径计算都需要时间，因此需要设定预览时间长度，以保证对电缆放线车的路径计算时间和反应时间，同时避免不必要的路径规划计算工作量。
此外，还可采用电缆放线车的实时速度作为预设速度，以实现动态的调整对电缆放线车的预览长度的实时调整，保证对电缆放线车的行进路径的规划的及时性。
步骤204、基于预设速度和预览时间长度计算获得电缆放线车的预览长度。
在获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度之后可以计算得到电缆放线车在该速度和时间下行驶过的路径长度，即预览长度。
具体的可通过以下公式计算预览长度：
Lp＝vT
其中，Lp为上述的预览长度，v为上述的预设速度，T为预览时间长度。
步骤205、根据预设速度和电缆放线车受到的横向加速度系数计算获得电缆放线车的转向半径。
电缆放线车的转向半径的大小与电缆放线车的速度和横向加速度系数成正比关系，电缆放线车的转向半径可通过以下公式计算获得；
r＝kv2
其中，r为上述的转向半径，k为上述的横向加速度系数，v为上述的预设速度。
此外，转向半径还应满足侧向力不能超过路面最大附着的边界。即转向半径应满足以下公式：
其中，是μ为道路的粘着系数，r为上述的转向半径，g为重力加速度，m为电缆放线车的质量，ay为电缆放线车的向心加速度。
步骤206、获取电缆放线车当前的初始朝向。
获取电缆放线车在行进过程中的朝向作为初始朝向。或者从全局路径中获取电缆放线车所在位置的朝向作为初始朝向。
步骤207、根据预览长度确定预览目标点和电缆放线车在预览目标点的目标朝向。
在具体实现中，可根据预览长度在全局路径上确定预览目标点，即电缆放线车在预览长度后的位置，然后即可根据该预览目标点确定在该位置时电缆放线车的行驶方向，即确定在预览目标点时的目标朝向。
步骤208、基于初始朝向、目标朝向和转向半径利用Dubins曲线计算电缆放线车当前位置与预览目标点之间的最短路径。
在前述步骤中确定了电缆放线车当前所处位置的初始朝向和预览目标点位置的目标朝向，可根据Dubins曲线生成从当前位置到预览目标点之间的最短路径。
步骤209、基于电缆放线车的当前位置、获取电缆放线车的预览长度范围内的障碍物位置。
在具体实现中，对电缆放线车的周围的障碍物信息的获取，可根据电缆放线车的当前位置和预览长度确定，仅获取电缆放线车的当前位置的预览长度范围内的障碍物信息，以此降低对障碍物信息获取的需求，以及降低对，减少同一时间的数据处理量，从而有效的降低对算力的要求，提高路径规划过程中的计算效率。
步骤210、利用触须算法根据障碍物信息和转向半径生成若干参考目标点。
步骤211、计算由电缆放线车的当前位置分别到若干参考目标点的若干参考路径。
在触须算法中，在每个控制周期内以一定的规律在最短路径的两侧生成若干参考目标点，并进一步的生成一组预先设定的触须，每条触须以当前位置为起点，以某一前轮偏角下预测的行驶轨迹构建触须。
步骤212、基于成本函数计算若干参考路径的成本，确定成本最低的参考路径为目标局部路径。
一般的，成本函数指在技术水平和要素价格不变的条件下，成本与产出之间的相互关系。成本理论主要分析成本函数，成本函数说的是成本和产量之间的关系。通过成本函数可计算获得走每条参考路径对应的成本，即走每条参考路径躲避障碍物的难度和可行性，以及电缆放线车行走所需的消耗的成本总和，以此做出成本最优的选择完成避障。
步骤212包括：
步骤2121、根据参考路径与障碍物信息确定电缆放线车与障碍物之间的参考距离。
在本发明实施例中，参考距离指的是参考路径与障碍物的距离信息，其与电缆放线车是否能够安全通行有关。其可以用参考路径与原定的最短路径之间的偏移量表示，也可以对参考路径进行顺序编号，靠近障碍物的一侧的参考路径的编号小于远离的一侧的编号，此时参考距离则用编号表示。
步骤2122、根据参考距离和障碍物成本系数计算与参考路径对应的障碍成本。
障碍成本系数为预设的数值，用于区分不同的参考路径之间的成本变化关系，其与参考距离相乘后获得对应的参考路径的障碍成本。
步骤2123、根据电缆放线车的当前位置与参考路径的结束点的距离确定偏移成本。
在本发明实施例中，参考路径的结束点与电缆放线车的当前位置的距离表征电缆放线车沿参考路径行驶避障所需行走的距离，即走参考路径进行避障所需多走的路径长度。
步骤2124、根据预设的运动成本系数和参考路径相对最短路径的偏移量计算运动成本。
运动成本是用来评估从当前的状态改为到参考路径电缆放线车的运动状态的改变的困难性。
步骤2125、确定障碍成本、偏移成本和运动成本的总和最小的参考路径为目标局部路径。
在一个具体的实施例中，电缆放线车的位置用P(lat,lng,v,dir)来描述，其中lat和lng表示目前的电缆放线车的位置的纬度和经度坐标，v和dir表示车辆的速度和朝向。则电缆放线车从当前位置P0到预览目标位置P1的最短路径可以被描述为：
其中，R(q)是一组电缆放线车状态Pi。Pi的参数(lat,lng,v,dir)是根据Dubins曲线生成的最短路径上的点确定。
可通过以下公式计算电缆放线车的预览长度：
Lp＝vT
其中，Lp为上述的预览长度，v为上述的预设速度，T为预览时间长度。
电缆放线车的转向半径的大小与电缆放线车的速度和横向加速度系数成正比关系，电缆放线车的转向半径可通过以下公式计算获得；
r＝kv2
其中，r为上述的转向半径，k为上述的横向加速度系数，v为上述的预设速度。
此外，转向半径还应满足侧向力不能超过路面最大附着的边界。即转向半径应满足以下公式：
其中，是μ为道路的粘着系数，r为上述的转向半径，g为重力加速度，m为电缆放线车的质量，ay为电缆放线车的向心加速度。
图2b本发明实施例二提供的一种电缆放线车路径的示意图。
如图2b所示，假设电缆放线车的当前位置、起始点为A，在A点是电缆放线车的移动方向为t1，目标点为B，在B点时电缆放线车的移动方向为t2，AA1和B1B分别是连接起始点和目标点的两条弧线。A1B1是两条弧线的公切线，其方向是t3。则目标点B可以通过使用向量来描述：
假设预设速度在整个路径中是常数，则转向半径也是常数，由r表示。以θ表示弧曲线AA1的旋转角，用l表示公切线A1B1的长度，并规定顺时针旋转是正的，逆时针方向是负，则上式中的各个向量可表示为：
其中，k1、k2分别为弧曲线AA1和B1B的旋转系数，具体的k1、k2可以是1或-1，R为旋转矩阵：
规定A点和B点的坐标分别是(0，0)和(x1，y1)，则向量t1和t1的单位向量分别为(0，1)和(xn，yn)，对上述各向量的公式进行整理可得：
[rk2-rk1l)]R(θ)＝[x1-rk1+rk1yny1-rk2xn]
又因为R是一个旋转矩阵，则有：
l2+(rk2-rk1)2＝(x1-rk1+rk1yn)2+(y1-rk2xn)2
当公式至少有一个可行的解决方案，则必须满足l2＞0，则上式：
l2＝(x1-rk1+rk1yn)2+(y1-rk2xn)2-(rk2-rk1)2＞0
对θ求解，则有：
q2＝(x1-rk1+rk2yn)·sgn(k1)
当计算出θ和l时，可以得到Dubins曲线。路径的总长度L可以描述为：
L＝rθ+l+rβ
其中β是圆弧曲线B1B的旋转角，L是路径的总长度。那么最小长度的路径应该是所有可行解中的选择。如果选择路径的长度超过给定的阈值，则转向半径需要被重置以找到合适的路径。
进一步的，利用触角算法产生若干参考目标点Bli、Bri，i＝1，2...，其中Bli为偏向B点的左侧的参考目标点，为偏向B点的右侧的，然后计算出从当前位置到参考目标点的Dubins路径。
参考目标点应满足以下条件：
第一，它们应该位于原点B0的移动方向的垂直方向上；
第二，它们的运动方向应与目标原点的运动方向一致。
则参考目标点的坐标可以来描述为：
f(Bli)＝[x1 y1]+i·d[-yt xt]
f(Bri)＝[x1 y1]+i·d[yt-xt]
i＝1，2...
其中f(Bli)和f(Bri)分别是原点B0左侧和右侧的参考目标点的坐标，(x1，y1)是原点目标位置的坐标，(xt，yt)是B0点移动方向的单位向量，d是两点之间的距离。
利用触须算法生成的n个参考目标点的Dubins路径可以通过应用n个参考目标点找到，因此将有n+1个可选路径，有必要找出最佳的选择。
进一步的，采用成本函数判断路径的适用性，最终选择成本最低的路径作为电缆放线车的目标局部路径。
在计算路径成本时，考虑障碍成本、偏移成本和运动成本三个方面。具体步骤如下：
障碍成本计算：障碍物成本用来评估与障碍物碰撞的风险，由距离最近的障碍物的路径决定的。它可以被描述为：
其中gob是障碍成本，lob是距离最近的障碍物的路径，c0是障碍物成本系数，l1是一个阈值，这意味着路径不适合于电缆放线车，原因是障碍物的距离太小，当障碍物的距离小于l1时，k0是障碍物成本。当距离障碍物的距离超过l2时，障碍物的成本为0。
偏移成本计算：偏移成本用于计算从路径的结束点到起始点的偏移量。低偏移成本意味着路径接近原点目标。它可以描述为：
goff＝c1|S|
其中goff是偏移成本，c1是系数，S是当前参考路径的序列号。
运动成本计算：运动成本是用来评估从最后一个参考路径到最短路径改变电缆放线车的运动状态的困难性。它可以描述为：
gn＝c2|Slast-S|
其中gm为运动成本，c2为系数，Slast和S为参考路径和当前路径的序列号。
总成本计算：局部路径的总成本是障碍物成本、偏移成本和运动成本之和。
g＝gob+goff+gm
选择成本最低的路径作为目的局部路径。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种电缆放线车路径规划装置的结构图。该装置包括：全局路径获取模块31、确定模块32、最短路径生成模块33、障碍物信息获取模块34和目标局部路径生成模块35。其中：
全局路径获取模块31，用于从上层控制器处获取全局路径；
确定模块32，用于确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
最短路径生成模块33，用于基于预览长度和转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
障碍物信息获取模块34，用于获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
目标局部路径生成模块35，用于基于障碍物信息和最短路径利用触须算法生成目标局部路径。
全局路径获取模块31包括：
位置获取单元，用于获取电缆放线车的初始位置和目的地；
全局路径获取单元，用于基于所述初始位置和所述目的地从上层控制器处获取全局路径。
确定模块32包括：
速度和时间获取单元，用于获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度；
预览长度计算单元，用于基于所述预设速度和所述预览时间长度计算获得所述电缆放线车的预览长度；
转向半径计算单元，用于根据所述预设速度和所述电缆放线车受到的横向加速度系数计算获得所述电缆放线车的转向半径。
最短路径生成模块33包括：
初始朝向获取单元，用于获取所述电缆放线车当前的初始朝向；
目标点和目标朝向获取单元，用于根据所述预览长度确定预览目标点和所述电缆放线车在所述预览目标点的目标朝向；
最短路径计算单元，用于基于所述初始朝向、所述目标朝向和所述转向半径利用Dubins曲线计算所述电缆放线车当前位置与所述预览目标点之间的最短路径。
障碍物信息获取模块34，所述获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息，包括：
障碍物位置获取单元，用于基于所述电缆放线车的当前位置、获取所述电缆放线车的所述预览长度范围内的障碍物位置。
目标局部路径生成模块35包括：
参考目标点生成单元，用于利用触须算法根据所述障碍物信息和所述转向半径生成若干参考目标点；
参考路径计算单元，用于计算由所述电缆放线车的当前位置分别到若干所述参考目标点的若干参考路径；
成本计算单元，用于基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径。
成本计算单元包括：
参考距离计算子单元，用于根据所述参考路径与所述障碍物信息确定所述电缆放线车与障碍物之间的参考距离；
障碍成本计算子单元，用于根据所述参考距离和障碍物成本系数计算与所述参考路径对应的障碍成本；
偏移成本计算子单元，用于根据所述电缆放线车的当前位置与所述参考路径的结束点的距离确定偏移成本；
运动成本计算子单元，用于根据预设的运动成本系数和所述参考路径相对所述最短路径的偏移量计算运动成本；
成本总和计算子单元，用于确定所述障碍成本、所述偏移成本和所述运动成本的总和最小的所述参考路径为目标局部路径。
本发明实施例所提供的电缆放线车路径规划装置可执行本发明任意实施例所提供的电缆放线车路径规划方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种电缆放线车路径规划设备的结构示意图。如图4所示，该电子设备包括处理器40、存储器41、通信模块42、输入装置43和输出装置44；电子设备中处理器40的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器40为例；电子设备中的处理器40、存储器41、通信模块42、输入装置43和输出装置44可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本实施例中的一种电缆放线车路径规划方法对应的模块(例如，一种电缆放线车路径规划装置中的全局路径获取模块31、确定模块32、最短路径生成模块33、障碍物信息获取模块34和目标局部路径生成模块35)。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行电缆放线车路径规划设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种电缆放线车路径规划方法。
存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信模块42，用于与显示屏建立连接，并实现与显示屏的数据交互。输入装置43可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
本实施例提供的一种电缆放线车路径规划设备，可执行本发明任一实施例提供的电缆放线车路径规划方法，具体相应的功能和有益效果。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种电缆放线车路径规划方法，该方法包括：
从上层控制器处获取全局路径；
确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任一实施例所提供的一种电缆放线车路径规划方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络电子设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述电缆放线车路径规划装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电缆放线车路径规划方法，其特征在于，包括：
从上层控制器处获取全局路径；
确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径；
所述基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径，包括：
利用触须算法根据所述障碍物信息和所述转向半径生成若干参考目标点；
计算由所述电缆放线车的当前位置分别到若干所述参考目标点的若干参考路径；
基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径；
所述确定电缆放线车的预览长度和转向半径，包括：
获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度；
基于所述预设速度和所述预览时间长度计算获得所述电缆放线车的预览长度；
根据所述预设速度和所述电缆放线车受到的横向加速度系数计算获得所述电缆放线车的转向半径。
2.根据权利要求1所述的电缆放线车路径规划方法，其特征在于，所述从上层控制器处获取全局路径，包括：
获取电缆放线车的初始位置和目的地；
基于所述初始位置和所述目的地从上层控制器处获取全局路径。
3.根据权利要求1所述的电缆放线车路径规划方法，其特征在于，所述基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径，包括：
获取所述电缆放线车当前的初始朝向；
根据所述预览长度确定预览目标点和所述电缆放线车在所述预览目标点的目标朝向；
基于所述初始朝向、所述目标朝向和所述转向半径利用Dubins曲线计算所述电缆放线车当前位置与所述预览目标点之间的最短路径。
4.根据权利要求1所述的电缆放线车路径规划方法，其特征在于，所述获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息，包括：
基于所述电缆放线车的当前位置、获取所述电缆放线车的所述预览长度范围内的障碍物位置。
5.根据权利要求1所述的电缆放线车路径规划方法，其特征在于，所述基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径，包括：
根据所述参考路径与所述障碍物信息确定所述电缆放线车与障碍物之间的参考距离；
根据所述参考距离和障碍物成本系数计算与所述参考路径对应的障碍成本；
根据所述电缆放线车的当前位置与所述参考路径的结束点的距离确定偏移成本；
根据预设的运动成本系数和所述参考路径相对所述最短路径的偏移量计算运动成本；
确定所述障碍成本、所述偏移成本和所述运动成本的总和最小的所述参考路径为目标局部路径。
6.一种电缆放线车路径规划装置，其特征在于，包括：
全局路径获取模块，用于从上层控制器处获取全局路径；
确定模块，用于确定电缆放线车的预览长度和转向半径；
最短路径生成模块，用于基于所述预览长度和所述转向半径利用Dubins曲线生成最短路径；
障碍物信息获取模块，用于获取电缆放线车的行驶路径的障碍物信息；
目标局部路径生成模块，用于基于所述障碍物信息和所述最短路径利用触须算法生成目标局部路径；
所述目标局部路径生成模块包括：
参考目标点生成单元，用于利用触须算法根据所述障碍物信息和所述转向半径生成若干参考目标点；
参考路径计算单元，用于计算由所述电缆放线车的当前位置分别到若干所述参考目标点的若干参考路径；
成本计算单元，用于基于成本函数计算若干所述参考路径的成本，确定成本最低的所述参考路径为目标局部路径；
所述确定模块包括：
速度和时间获取单元，用于获取电缆放线车的预设速度和预览时间长度；
预览长度计算单元，用于基于所述预设速度和所述预览时间长度计算获得所述电缆放线车的预览长度；
转向半径计算单元，用于根据所述预设速度和所述电缆放线车受到的横向加速度系数计算获得所述电缆放线车的转向半径。
7.一种电缆放线车路径规划设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的电缆放线车路径规划方法。
8.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-5中任一所述的电缆放线车路径规划方法。
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