CN113008257A - 一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统和存储介质 - Google Patents

一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统、计算机可读存储介质，通过获取道路设计数据、道路工程车辆的坐标信息及航向角、以及道路工程车辆的工艺参数，即根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，并且根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，从而准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。

Description

一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统和存储介质
技术领域
本申请涉及道路工程技术领域，具体涉及一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统和计算机可读存储介质。
背景技术
道路工程车辆(例如摊铺机、压路机、铣刨机、平地机等)在实际使用时，通常是多台联合作业，需要精准计算各个道路工程车辆的行驶路径，从而指导无人化摊铺与初压作业等完成精准施工。在以往的人工摊铺和压实过程中，由于人无法感知道路工程车辆在道路设计图上的精准位置，从而导致实际道路工程车辆行驶的路径不够平滑。此外，以往由多台道路工程车辆组成的机群并行施工时，相邻道路工程车辆搭接距离的保持主要靠驾驶员的经验完成，很难达到持续精准搭接的效果，人工摊铺和碾压越长，累计偏差越大。因此，人工驾驶的道路工程车辆很难达到持续精准行驶的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种道路工程车辆及其路径规划方法、系统、计算机可读存储介质，通过获取道路设计数据、沿垂直于道路左边线和道路右边线的方向排列至少一个道路工程车辆的坐标信息及航向角、以及至少一个道路工程车辆的工艺参数，然后根据道路设计数据、道路工程车辆的坐标信息及航向角、以及道路工程车辆的工艺参数得到每个道路工程车辆的行驶路径，即根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据道路工程车辆的工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，从而准确的将待铺设道路划分为每个道路工程车辆的施工路径，并且根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，从而准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
根据本申请的一个方面，提供了一种道路工程车辆的路径规划方法，包括：获取道路设计数据；其中所述道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点；获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角；其中所述至少一个道路工程车辆沿垂直于所述道路左边线或所述道路右边线的方向排列；以及根据所述道路设计数据、所述至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及所述至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个所述道路工程车辆的行驶路径；其中所述至少一个道路工程车辆的工艺参数包括所述至少一个道路工程车辆的宽度、所述至少一个道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与所述左边线之间的间隙、所述至少一个道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与所述右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离。
通过获取道路设计数据、至少一个道路工程车辆的坐标信息及航向角、以及至少一个道路工程车辆的工艺参数，根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据道路工程车辆的工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，从而准确的将待铺设道路划分为每个道路工程车辆的施工路径，并且根据至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，从而准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
在一实施例中，所述得到每个所述道路工程车辆的行驶路径包括：计算当前道路工程车辆的行驶路径上多个坐标点；以及根据所述行驶路径上的多个坐标点，得到所述当前道路工程车辆的行驶路径。
由于道路工程车辆的行驶路径通常为拐弯半径较大的弧线，因此，通过计算当前道路工程车辆的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到当前道路工程车辆的行驶路径，可以较为简单、快速且准确的获取每个道路工程车辆的行驶路径。
在一实施例中，所述道路工程车辆包括摊铺机，所述摊铺机的数量为n，n为大于等于1的整数；其中，由所述道路左边线至所述道路右边线或所述道路右边线至所述道路左边线的第i个摊铺机的行驶路径上第k个坐标点的计算方式包括：根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及所述第i个摊铺机的偏移量，计算得到所述第k个坐标点；其中，i为小于或等于n的正整数，k为正整数；所述第i个摊铺机的偏移量表征所述第i个摊铺机与所述第i-1个摊铺机之间的距离，或者所述第i个摊铺机与所述左边线或所述右边线之间的距离。
通过左边界坐标点和右边界坐标点、以及摊铺机的偏移量计算每个摊铺机的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到每个摊铺机的行驶路径，可以准确的获取每个摊铺机的行驶路径。
在一实施例中，所述根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及所述第i个摊铺机的偏移量，计算得到所述第k个坐标点包括：
计算得到与参考点之间的距离为所述第i个摊铺机的偏移量，且与所述第k个左边界坐标点、所述第k个右边界坐标点共线的坐标点作为所述第k个坐标点；其中，所述参考点包括所述第k个左边界坐标点，或所述k个右边界坐标点，或所述第i-1个摊铺机。
通过第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点计算每个摊铺机的行驶路径上的第k个坐标点，然后根据多个坐标点拟合得到每个摊铺机的行驶路径，以保证每个摊铺机的行驶路径都能跟随左边线和右边线的延伸方向，可以准确的获取每个摊铺机的行驶路径。
在一实施例中，所述道路工程车辆包括压路机；其中，在所述获取道路设计数据之后，所述道路工程车辆的路径规划方法还包括：根据所述压路机的数量和所述道路设计数据，将道路划分为与每个所述压路机分别对应的至少一个分区。
通过获取压路机的坐标信息和航向角，根据压路机的坐标信息和航向角确定每个压路机的初始位置信息和初始前进方向，并且结合道路设计数据和压路机的数量，将道路划分为分别与每个压路机对应的至少一个分区，以实现每个压路机的独立施工且满足整体施工需求。
在一实施例中，所述得到每个所述道路工程车辆的行驶路径包括：根据所述道路设计数据、所述至少一个分区的边界线、每个所述压路机的坐标信息和航向角以及每个所述压路机的工艺参数，得到每个所述压路机的行驶路径；其中，所述压路机的工艺参数包括所述压路机最大轮宽、相邻压路机的搭接距离、以及所述至少一个分区内靠近边界线的压路机与对应的边界线的分区边界间隙。
在划分出分区之后，通过道路设计数据、分区的边界线、每个压路机的坐标信息和航向角以及压路机的工艺参数准确的确定每个压路机的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现路面的自动化压实，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
在一实施例中，所述根据所述道路设计数据、所述至少一个分区的边界线、每个所述压路机的坐标信息和航向角以及每个所述压路机的工艺参数，得到每个所述压路机的行驶路径包括：根据由所述道路左边线至所述道路右边线第m个分区的左边界线上第k个分区边界点坐标、第m个分区的右边界线上第k个分区边界点坐标、第m个分区中的路径数量、第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量，计算得到由所述道路左边线至所述道路右边线第m个分区中第j条行驶路径上第k个坐标点；其中，m、k、j均为正整数；所述第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量表征第j条行驶路径上对应压路机与第j-1条行驶路径上对应压路机之间的距离，或者所述第m个分区对应压路机与所述第m个分区的左边界线或所述第m个分区的右边界线之间的距离；所述第m个分区中行驶路径的数量根据所述第m个分区的宽度和所述压路机的工艺参数计算得到。
通过计算每个分区中压路机的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到每个压路机的行驶路径，可以准确的获取每个压路机的行驶路径。
根据本申请的一个方面，提供了一种道路工程车辆的路径规划系统，包括：道路数据获取模块，用于获取道路设计数据；其中所述道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点；车辆信息获取模块，用于获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角；其中所述至少一个道路工程车辆沿垂直于所述道路左边线或所述道路右边线的方向排列；以及行驶路径计算模块，用于根据所述道路设计数据、所述至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及所述至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个所述道路工程车辆的行驶路径；其中所述至少一个道路工程车辆的工艺参数包括所述至少一个道路工程车辆的宽度、所述至少一个道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与所述左边线之间的间隙、所述至少一个道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与所述右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离。
通过道路数据获取模块和车辆信息获取模块分别获取道路设计数据、每个道路工程车辆的坐标信息及航向角，根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据道路工程车辆的工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，行驶路径计算模块准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
根据本申请的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述任一所述的道路工程车辆的路径规划方法。
根据本申请的一个方面，提供了一种道路工程车辆，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述任一所述的道路工程车辆的路径规划方法。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。
图2是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法中多个摊铺机的路径规划结果示意图。
图3是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法中坐标点计算原理示意图。
图4是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法中单个摊铺机的路径规划结果示意图。
图5是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。
图6是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。
图7是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法中单个压路机的路径规划结果示意图。
图8是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划系统的结构示意图。
图9是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划系统的结构示意图。
图10是本申请一示例性实施例提供的道路工程车辆的结构图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
申请概述
相比于人工驾驶的道路工程车辆(例如摊铺机和压路机)来说，无人驾驶的道路工程车辆主要有三个方面的优势：第一，道路工程车辆行驶的路径由道路设计数据和施工工艺要求计算而来，可以让道路工程车辆持续保持高精度的行驶以及高精度的搭接，从而提高整体的施工精度，保障了路基工程的质量；第二，避免了返工或修补的情况，提高了施工效率；第三，降低驾驶员的工作难度，减轻了他们的工作负担。综上，研究一种能指导道路工程车辆机群施工的路径规划和运动轨迹规划方法及其实现非常重要。
本申请为了实现道路工程车辆的自动化驾驶，通过获取道路设计数据，即待铺设道路的相关参数，例如道路左边线和道路右边线，从而获知待铺设道路的施工区域，然后根据道路工程车辆自身的工艺参数，例如摊铺机的宽度和相邻摊铺机的搭接距离，确定每个道路工程车辆的施工宽度和位置，即确定每个道路工程车辆的施工路径，最后根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定道路工程车辆的初始状态信息(包括初始位置和初始偏向角等)，根据道路工程车辆的初始状态信息最终确定其行驶路径，从而可以在保证各个道路工程车辆不发生碰撞的前提下，规划出满足整个道路铺设需求的路径，从而实现智能铺路且保证了铺设的效率和精度。
下面结合附图具体说明本申请实施例提供的道路工程车辆及其路径规划方法、系统、计算机可读存储介质的具体实现方式。
示例性方法
图1是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。如图1所示，该道路工程车辆的路径规划方法包括如下步骤：
步骤110：获取道路设计数据。
道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点。通过获取道路设计数据以获知待铺设的道路的位置信息(即道路工程车辆的施工区域范围)，可以根据待铺设的道路设计数据针对该道路进行路径规划。应当理解，本申请实施例中的道路设计数据还可以包括待铺设道路的其他数据，例如起始线和终止线等，本申请实施例可以根据实际需求而选择性的获取所需要的道路设计数据，并且道路设计数据也可以由施工委托方直接给出。应当理解，本申请中的待铺设道路可以是完整且长度较长的道路(包括实际道路的所有车道)，也可以是完整道路的一部分或一段(例如修补道路)，本申请中的左边线和右边线是指待铺设道路的两侧边线。
步骤120：获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角。
道路工程车辆的航向角是指道路工程车辆的当前行驶方向，例如可以是道路工程车辆与正北方向的夹角等。其中道路工程车辆的坐标信息是基于导航系统中的坐标系获取，例如以南北方向为横坐标轴方向、东西方向为纵坐标轴方向。将至少一个道路工程车辆沿垂直于道路左边线或道路右边线的方向排列，即将执行同一作业内容的道路工程车辆沿着起始线的位置排列，例如同时作业的多个摊铺机等。为了更好的规划各个道路工程车辆的行驶路径，尽量将执行同一作业的道路工程车辆都沿着起始线后一定距离一字排列，但是由于实际工作中往往难以做到一字排列，因此，本申请实施例在尽量将道路工程车辆排列展开的同时获取道路工程车辆的坐标信息和航向角，以获知每个道路工程车辆的初始位置和初始偏向角度，从而可以根据道路工程车辆的初始坐标信息和初始航向角以确定道路工程车辆从初始位置到达指定施工道路且沿施工道路运行的行驶路径。
步骤130：根据道路设计数据、至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个道路工程车辆的行驶路径。
道路工程车辆的工艺参数包括道路工程车辆的宽度、道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与左边线之间的间隙、道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离(如图2中所示的距离d)。其中，道路工程车辆的宽度可以根据具体道路工程车辆的类型而定，例如当道路工程车辆为摊铺机时，其宽度为摊铺机的熨平板长度，当道路工程车辆为压路机时，其宽度为压路机最大轮宽。由于不同的道路工程车辆的具体宽度可能存在差异，因此通过获取每个道路工程车辆的宽度和相邻的道路工程车辆的搭接距离，可以准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径的宽度和相邻行驶路径的搭接(或交叉)宽度，从而更加准确的划分得到每个道路工程车辆的行驶路径，避免返工和修补，提高后续的铺设效果和效率。
本申请实施例提供的道路工程车辆的路径规划方法，通过获取道路设计数据、至少一个道路工程车辆的坐标信息及航向角、以及至少一个道路工程车辆的工艺参数，根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据道路工程车辆的工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，从而准确的将待铺设道路划分为道路工程车辆的施工路径，并且根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，从而准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
在一实施例中，上述步骤130的具体实现方式可以包括：计算当前道路工程车辆的行驶路径上多个坐标点；以及根据行驶路径上的多个坐标点，得到当前道路工程车辆的行驶路径。通过计算当前道路工程车辆的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到当前道路工程车辆的行驶路径，可以较为简单、快速且准确的获取每个道路工程车辆的行驶路径。通过多个坐标点得到当前道路工程车辆的行驶路径的具体方式可以是：根据多个坐标点拟合得到当前道路工程车辆的行驶路径曲线；或者由于道路工程车辆的体型较大且相邻的坐标点直接的间隔距离较小(例如0.3米，相对道路工程车辆较小)，因此，也可以直接将多个坐标点的序列列表作为当前道路工程车辆的目标行驶点。
在一实施例中，道路工程车辆可以是摊铺机，摊铺机的数量为n，n为大于等于1的整数；由道路左边线至道路右边线或道路右边线至道路左边线的第i个摊铺机的行驶路径上第k个坐标点的具体实现方式可以是：根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及第i个摊铺机的偏移量，计算得到第k个坐标点。
其中，i为小于或等于n的正整数，k为正整数；当1＜i≤n时，第i个摊铺机的偏移量表征第i个摊铺机与第i-1个摊铺机之间的距离，或者当i＝1时，第i个摊铺机的偏移量表征第i个摊铺机与左边线或右边线之间的距离。
具体的，第i个摊铺机的偏移量为：
Figure BDA0002944857070000111
其中，paverLeftGap为左边线间隙，paverWidthi-1为第i-1个摊铺机的熨平板长度，paverWidthi为第i个摊铺机的熨平板长度，paverOverlap为搭接距离。
根据左边界坐标点和对应的右边界坐标点、以及摊铺机的偏移量计算每个摊铺机的行驶路径上对应的坐标点，从而得到行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点拟合得到每个摊铺机的行驶路径，可以准确的获取每个摊铺机的行驶路径。
在一实施例中，上述计算得到第k个坐标点的具体实现公式可以具体是：
计算得到与参考点之间的距离为第i个摊铺机的偏移量，且与所述第k个左边界坐标点、所述第k个右边界坐标点共线的坐标点作为所述第k个坐标点；其中，当i＝1时，参考点为第k个左边界坐标点或第k个右边界坐标点，当i>1时，参考点为第i-1个摊铺机。
具体的计算公式为：
Figure BDA0002944857070000112
其中，ThirdPoint为根据第一个自变量和第二个自变量以及第三个自变量(例如上述公式中i＝1时，第一自变量为leftPoint(k)，第二自变量为RightPoint(k)，第三自变量为L)，计算得到偏移量为第三自变量、且与第一自变量和第二自变量共线的坐标点的函数，leftPoint(k)为第k个左边界坐标点，RightPoint(k)为第k个右边界坐标点，paverPoint(i-1,k)为第i-1个摊铺机路径上第k个坐标点。
通过上述计算公式计算可以得到每个摊铺机的行驶路径上的多个坐标点paverPoint，然后根据多个坐标点得到每个摊铺机的行驶路径，可以准确的获取每个摊铺机的行驶路径。
图3是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法中坐标点计算原理示意图。如图3所示，上述实施例中的第k个坐标点的计算函数ThirdPoint(LeftPointk,RightPointk,L)的计算方式具体可以包括：
根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点，得到连接第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的第k条直线；其中，第k条直线的方程为y＝ax+b，其中横坐标和纵坐标分别为上述导航系统中的坐标轴。即根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点计算得到一条直线的方程，且第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点位于该直线上。
当第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的连线与导航系统中的横坐标系垂直时，将第k个坐标点的横坐标和纵坐标分别设置为：paverPointk(x)＝leftPointk(x)，paverPointk(y)＝leftPointk(y)±L；其中，leftPointk(x)为第k个左边界坐标点LeftPointk的横坐标，leftPointk(y)为第k个左边界坐标点LeftPointk的纵坐标；当第k个左边界坐标点的纵坐标小于或等于第k个右边界坐标点RightPointk的纵坐标时上述等式取+，否则取-；L为第i个摊铺机的偏移量。即当得到的直线与左边线、右边线垂直时，第k个坐标点的横坐标与第k个左边界坐标点的横坐标、第k个右边界坐标点的横坐标相同，同时，第k个坐标点的纵坐标等于第k个左边界坐标点的纵坐标加上或减去对应摊铺机的偏移量。
当第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的连线与与导航系统中的横坐标系不垂直时，
Figure BDA0002944857070000131
其中，当所述第k个左边界坐标点LeftPointk的横坐标大于或等于所述第k个右边界坐标点RightPointk的横坐标时取+，否则取-；leftPointk(y)＝leftPointk(x)*a+b；其中，A＝a2+1；B＝2(a(b-leftPointk(x))-leftPointk(y))；C＝(b-leftPointk(x))2+leftPointk(x)2-L2。即当得到的直线与左边线、右边线不垂直时，第k个坐标点的横坐标和第k个坐标点的纵坐标根据上述公式计算得到。
通过上述具体的计算过程，实现计算得到第k个坐标点的函数，从而计算得到每个摊铺机的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到每个摊铺机的行驶路径，可以准确的获取每个摊铺机的行驶路径，得到的单个摊铺机的路径规划结果如图4所示。
图5是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。如图5所示，道路工程车辆可以包括压路机，在步骤110之后，上述道路工程车辆的路径规划方法还可以包括：
步骤140：根据压路机的数量和道路设计数据，将道路划分为与每个压路机分别对应的至少一个分区。
通过获取每个压路机的坐标信息和航向角，根据每个压路机的坐标信息和航向角确定每个压路机的初始位置信息和初始前进方向，并且结合道路设计数据和压路机的数量，将道路划分为分别与每个压路机对应的至少一个分区，以实现每个压路机在各自的分区内独立施工且满足整体施工需求。
图6是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划方法的流程示意图。如图6所示，步骤130替换为：
步骤150：根据道路设计数据、至少一个分区的边界线、每个压路机的坐标信息和航向角以及每个压路机的工艺参数，得到每个压路机的行驶路径。
分区的边界线的计算方式具体可以包括：第m个分区的左边界线和右边界线上第k个点的计算公式可以如下：
Figure BDA0002944857070000141
Figure BDA0002944857070000142
；其中，N为分区数量；roadLeftPo int(k)为第k个左边界坐标点；roadRightPoint(k)为第k个右边界坐标点；roadWidth为道路宽度；ThirdPoint计算函数与上述实施例中的计算函数ThirdPoint相同，此处不再赘述。
本实施例也可以将上述实施例得到的摊铺机的行驶路径的边界线作为压路机的分区的边界线，当然，也可以采用其他方式获取压路机的分区的边界线。压路机的工艺参数包括压路机最大轮宽、相邻压路机的搭接距离、以及多个分区内靠近边界线的压路机与对应的边界线的分区边界间隙。在划分出分区之后，通过道路设计数据、分区的边界线、以及每个压路机的工艺参数准确的确定每个压路机的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现路面的自动化压实，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
在一实施例中，每个分区中压路机的行驶路径数量的具体计算方法可以是：
Figure BDA0002944857070000143
其中，pathNum(i)为第i个分区中压路机的行驶路径数量，i为正整数，ceil为向上取整函数，boundWidth为该分区的宽度，rollerWidth为该分区内压路机最大轮宽，具体可以是压路机的前轮和后轮中最大轮径宽度，rollerWidthWrap该分区内压路机的碾压轮迹搭接距离。
在一实施例中，多个压路机的数量为N，N为大于等于2的整数；其中，由道路左边线至道路右边线第m个分区中第j条行驶路径上第k个坐标点pathPoint(m,j,k)可以根据第m个分区的左边界线上第k个分区边界点坐标、第m个分区中的路径数量、第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量、第m个分区的右边界线上第k个分区边界点坐标计算得到；其中，第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量表征第j条行驶路径上对应压路机与第j-1条行驶路径上对应压路机之间的距离，或者第m个分区对应压路机与第m个分区的左边界线或第m个分区的右边界线之间的距离；具体计算方式可以是：
当m＝1,j＝1时，
ThirdPoint(boundLeftPoint(m,k),boundRightPoint(m,k),rollerWidthm/2+rollerLeftGap)；
当m＝N,j＝pathNum(m)时，
ThirdPoint(boundRightPoint(m,k),boundLeftPoint(m,k),rollerWidthm/2+rollerRightGap)；
当1<m<N,j＝pathNum(m)时，
Figure BDA0002944857070000151
；
当1<m<N,1<j<pathNum(m)时，
ThirdPoint(pathPoint(m,j-1,k),boundRightPoint(m,k),|rollerWidthm-rollerWidthWrap/2|)；
其中，ThirdPoint计算函数与上述实施例中的计算函数ThirdPoint相同，此处不再赘述，boundLeftPoint(m,k)第m个分区的左边界线上第k个分区边界点坐标，boundRightPoint(m,k)为第m个分区的右边界线上第k个分区边界点坐标，pathPoint(m,j-1,k)为第m个分区中第j-1条行驶路径上第k个坐标点，rollerWidthm为第m个压路机最大轮宽，rollerLeftGap为靠近左侧边界线的压路机与该左侧边界线之间的间隙，rollerRightGap为靠近右侧边界线的压路机与该右侧边界线之间的间隙，rollerOverlap为相邻压路机的搭接距离，rollerWidthWrap为压路机的碾压轮迹搭接距离，pathNum(m)为第m个分区中的路径数量；其中，m、k、j均为正整数。
通过上述公式计算每个压路机的行驶路径上的多个坐标点，然后根据多个坐标点得到每个压路机的行驶路径，可以准确的获取每个压路机的行驶路径，得到的单个压路机的路径规划结果如图7所示。
示例性装置
图8是本申请一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划系统的结构示意图。如图8所示，该路径规划系统80包括：道路数据获取模块81，用于获取道路设计数据；其中道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点；车辆信息获取模块82，用于获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角；其中至少一个道路工程车辆沿垂直于道路左边线和道路右边线的方向排列；以及行驶路径计算模块83，用于根据道路设计数据、至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个道路工程车辆的行驶路径；其中至少一个道路工程车辆的工艺参数包括至少一个道路工程车辆的宽度、至少一个道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与左边线之间的间隙、至少一个道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离。
本申请实施例提供的道路工程车辆的路径规划系统，通过道路数据获取模块81和车辆信息获取模块82分别获取道路设计数据、道路工程车辆的坐标信息及航向角，根据待铺设道路的道路左边线和道路右边线确定施工区域范围，根据道路工程车辆的工艺参数确定每个道路工程车辆路径宽度和相邻道路工程车辆之间的相对距离，根据道路工程车辆的坐标信息和航向角确定每个道路工程车辆的初始位置信息和初始前进方向，行驶路径计算模块83准确的确定每个道路工程车辆的行驶路径，以实现精确的智能路径规划，从而实现道路的自动化铺设，不仅可以提高施工效率和精度，还可以大幅降低人工成本和对专业驾驶人员的需求。
在一实施例中，行驶路径计算模块83可以进一步配置为：计算当前道路工程车辆的行驶路径上多个坐标点；以及根据行驶路径上的多个坐标点，得到当前道路工程车辆的行驶路径。
在一实施例中，道路工程车辆包括摊铺机，摊铺机的数量为n，n为大于等于1的整数；行驶路径计算模块83可以进一步配置为：根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及第i个摊铺机的偏移量，计算得到第k个坐标点。
其中，i为小于或等于n的正整数，k为正整数；当1＜i≤n时，第i个摊铺机的偏移量表征第i个摊铺机与第i-1个摊铺机之间的距离，或者当i＝1时，第i个摊铺机的偏移量表征第i个摊铺机与左边线或右边线之间的距离。具体的，第i个摊铺机的偏移量为：
Figure BDA0002944857070000171
其中，paverLeftGap为左边线间隙，paverWidthi-1为第i-1个摊铺机的熨平板长度，paverWidthi为第i个摊铺机的熨平板长度，paverOverlap为搭接距离。
在一实施例中，上述计算得到第k个坐标点的具体实现公式可以具体是：
Figure BDA0002944857070000172
其中，ThirdPoint为根据第一个自变量和第二个自变量以及第三个自变量(例如上述公式中i＝1时，第一自变量为leftPoint(k)，第二自变量为RightPoint(k)，第三自变量为L)，计算得到偏移量为第三自变量、且与第一自变量和第二自变量共线的坐标点的函数，leftPoint(k)为第k个左边界坐标点，RightPoint(k)为第k个右边界坐标点，paverPoint(i-1,k)为第i-1个摊铺机路径上第k个坐标点。
在一实施例中，上述实施例中的第k个坐标点的计算函数ThirdPoint(LeftPointk,RightPointk,L)的计算方式具体可以包括：
根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点，得到连接第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的第k条直线；其中，第k条直线的方程为y＝ax+b。即根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点计算得到一条直线的方程，且第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点位于该直线上。
当第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的连线与与导航系统中的横坐标系垂直时，将第k个坐标点的横坐标和纵坐标分别设置为：paverPointk(x)＝leftPointk(x)，paverPointk(y)＝leftPointk(y)±L；其中，leftPointk(x)为第k个左边界坐标点LeftPointk的横坐标，leftPointk(y)为第k个左边界坐标点LeftPointk的纵坐标；当第k个左边界坐标点的纵坐标小于或等于第k个右边界坐标点RightPointk的纵坐标时上述等式取+，否则取-；L为第i个摊铺机的偏移量。即当得到的直线与左边线、右边线垂直时，第k个坐标点的横坐标与第k个左边界坐标点的横坐标、第k个右边界坐标点的横坐标相同，同时，第k个坐标点的纵坐标等于第k个左边界坐标点的纵坐标加上或减去对应摊铺机的偏移量。
当第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点的连线与与导航系统中的横坐标系不垂直时，
Figure BDA0002944857070000181
其中，当所述第k个左边界坐标点LeftPointk的横坐标大于或等于所述第k个右边界坐标点RightPointk的横坐标时取+，否则取-；leftPointk(y)＝leftPointk(x)*a+b；其中，A＝a2+1；B＝2(a(b-leftPointk(x))-leftPointk(y))；C＝(b-leftPointk(x))2+leftPointk(x)2-L2。即当得到的直线与左边线、右边线不垂直时，第k个坐标点的横坐标和第k个坐标点的纵坐标根据上述公式计算得到。
图9是本申请另一示例性实施例提供的一种道路工程车辆的路径规划系统的结构示意图。如图9所示，道路工程车辆可以包括压路机，路径规划系统80还可以包括：分区模块84，用于根据压路机的数量和道路设计数据，将道路划分为与每个压路机分别对应的至少一个分区。
在一实施例中，行驶路径计算模块83可以进一步配置为：根据道路设计数据、至少一个分区的边界线、每个压路机的坐标信息和航向角以及每个压路机的工艺参数，得到每个压路机的行驶路径。
其中，分区的边界线的计算方式具体可以包括：第m个分区的左边界线和右边界线上第k个点的计算公式可以如下：
Figure BDA0002944857070000191
Figure BDA0002944857070000192
；其中，N为分区数量；roadLeftPo int(k)为第k个左边界坐标点；roadRightPoint(k)为第k个右边界坐标点；roadWidth为道路宽度；ThirdPoint计算函数与上述实施例中的计算函数ThirdPoint相同，此处不再赘述。
在一实施例中，每个分区中压路机的行驶路径数量的具体计算方法可以是：
Figure BDA0002944857070000193
其中，pathNum(i)为第i个分区中压路机的行驶路径数量，i为正整数，ceil为向上取整函数，boundWidth为该分区的宽度，rollerWidth为该分区内压路机最大轮宽，具体可以是压路机的前轮和后轮中最大轮径宽度，rollerWidthWrap该分区内压路机的碾压轮迹搭接距离。
在一实施例中，多个压路机的数量为N，N为大于等于2的整数；其中，由道路左边线至道路右边线第m个分区中第j条行驶路径上第k个坐标点pathPoint(m,j,k)的具体计算方式可以是：
当m＝1,j＝1时，
ThirdPoint(boundLeftPoint(m,k),boundRightPoint(m,k),rollerWidthm/2+rollerLeftGap)；
当m＝N,j＝pathNum(m)时，
ThirdPoint(boundRightPoint(m,k),boundLeftPoint(m,k),rollerWidthm/2+rollerRightGap)；
当1<m<N,j＝pathNum(m)时，
Figure BDA0002944857070000201
；
当1<m<N,1<j<pathNum(m)时，
ThirdPoint(pathPoint(m,j-1,k),boundRightPoint(m,k),|rollerWidthm-rollerWidthWrap/2|)；其中，ThirdPoint计算函数与上述实施例中的计算函数ThirdPoint相同，此处不再赘述，boundLeftPoint(m,k)第m个分区的左边界线上第k个分区边界点坐标，boundRightPoint(m,k)为第m个分区的右边界线上第k个分区边界点坐标，pathPoint(m,j-1,k)为第m个分区中第j-1条行驶路径上第k个坐标点，rollerWidthm为第m个压路机最大轮宽，rollerLeftGap为靠近左侧边界线的压路机与该左侧边界线之间的间隙，rollerRightGap为靠近右侧边界线的压路机与该右侧边界线之间的间隙，rollerOverlap为相邻压路机的搭接距离，rollerWidthWrap为压路机的碾压轮迹搭接距离，pathNum(m)为第m个分区中的路径数量；其中，m、k、j均为正整数。
示例性电子设备
下面，参考图10来描述根据本申请实施例的道路工程车辆的电子结构。该道路工程车辆可以包括第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。
图10图示了根据本申请实施例的道路工程车辆的电子结构的框图。
如图10所示，道路工程车辆10包括一个或多个处理器11和存储器12。
处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制道路工程车辆10中的其他组件以执行期望的功能。
存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的道路工程车辆的路径规划方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
在一个示例中，道路工程车辆10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
例如，在该电子设备是第一设备或第二设备时，该输入装置13可以是摄像头，用于捕捉图像的输入信号。在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。
此外，该输入设备13还可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出设备14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图10中仅示出了该道路工程车辆10中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，道路工程车辆10还可以包括任何其他适当的组件。
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的道路工程车辆的路径规划方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的道路工程车辆的路径规划方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种道路工程车辆的路径规划方法，其特征在于，包括：
获取道路设计数据；其中所述道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点；
获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角；其中所述至少一个道路工程车辆沿垂直于所述道路左边线或所述道路右边线的方向排列；以及
根据所述道路设计数据、所述至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及所述至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个所述道路工程车辆的行驶路径；其中所述至少一个道路工程车辆的工艺参数包括所述至少一个道路工程车辆的宽度、所述至少一个道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与所述左边线之间的间隙、所述至少一个道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与所述右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离。
2.根据权利要求1所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述得到每个所述道路工程车辆的行驶路径包括：
计算当前道路工程车辆的行驶路径上多个坐标点；以及
根据所述行驶路径上的多个坐标点，得到所述当前道路工程车辆的行驶路径。
3.根据权利要求2所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述道路工程车辆包括摊铺机，所述摊铺机的数量为n，n为大于等于1的整数；
其中，由所述道路左边线至所述道路右边线或所述道路右边线至所述道路左边线的第i个摊铺机的行驶路径上第k个坐标点的计算方式包括：
根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及所述第i个摊铺机的偏移量，计算得到所述第k个坐标点；
其中，i为小于或等于n的正整数，k为正整数；所述第i个摊铺机的偏移量表征所述第i个摊铺机与所述第i-1个摊铺机之间的距离，或者所述第i个摊铺机与所述左边线或所述右边线之间的距离。
4.根据权利要求3所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述根据第k个左边界坐标点和第k个右边界坐标点、以及所述第i个摊铺机的偏移量，计算得到所述第k个坐标点包括：
计算得到与参考点之间的距离为所述第i个摊铺机的偏移量，且与所述第k个左边界坐标点、所述第k个右边界坐标点共线的坐标点作为所述第k个坐标点；其中，所述参考点包括所述第k个左边界坐标点，或所述k个右边界坐标点，或所述第i-1个摊铺机。
5.根据权利要求1所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述道路工程车辆包括压路机；其中，在所述获取道路设计数据之后，还包括：
根据所述压路机的数量和所述道路设计数据，将道路划分为与每个所述压路机分别对应的至少一个分区。
6.根据权利要求5所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述得到每个所述道路工程车辆的行驶路径包括：
根据所述道路设计数据、所述至少一个分区的边界线、每个所述压路机的坐标信息和航向角以及每个所述压路机的工艺参数，得到每个所述压路机的行驶路径；
其中，所述压路机的工艺参数包括所述压路机最大轮宽、相邻压路机的搭接距离、以及所述至少一个分区内靠近边界线的压路机与对应的边界线的分区边界间隙。
7.根据权利要求6所述的道路工程车辆的路径规划方法，所述根据所述道路设计数据、所述至少一个分区的边界线、每个所述压路机的坐标信息和航向角以及每个所述压路机的工艺参数，得到每个所述压路机的行驶路径包括：
根据由所述道路左边线至所述道路右边线第m个分区的左边界线上第k个分区边界点坐标、第m个分区的右边界线上第k个分区边界点坐标、第m个分区中的路径数量、第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量，计算得到由所述道路左边线至所述道路右边线第m个分区中第j条行驶路径上第k个坐标点；其中，m、k、j均为正整数；所述第m个分区中第j条行驶路径上对应压路机的偏移量表征第j条行驶路径上对应压路机与第j-1条行驶路径上对应压路机之间的距离，或者所述第m个分区对应压路机与所述第m个分区的左边界线或所述第m个分区的右边界线之间的距离；所述第m个分区中行驶路径的数量根据所述第m个分区的宽度和所述压路机的工艺参数计算得到。
8.一种道路工程车辆的路径规划系统，其特征在于，包括：
道路数据获取模块，用于获取道路设计数据；其中所述道路设计数据包括道路左边线上的多个左边界坐标点和道路右边线上的多个右边界坐标点；
车辆信息获取模块，用于获取至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角；其中所述至少一个道路工程车辆沿垂直于所述道路左边线或所述道路右边线的方向排列；以及
行驶路径计算模块，用于根据所述道路设计数据、所述至少一个道路工程车辆的坐标信息和航向角以及所述至少一个道路工程车辆的工艺参数，得到每个所述道路工程车辆的行驶路径；其中所述至少一个道路工程车辆的工艺参数包括所述至少一个道路工程车辆的宽度、所述至少一个道路工程车辆中最左侧道路工程车辆与所述左边线之间的间隙、所述至少一个道路工程车辆中最右侧道路工程车辆与所述右边线之间的间隙和相邻道路工程车辆的搭接距离。
9.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7任一所述的道路工程车辆的路径规划方法。
10.一种道路工程车辆，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于执行上述权利要求1-7任一所述的道路工程车辆的路径规划方法。
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