CN113525421A - 一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统，方法包括：获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在待压路段内确定多条直线路径；在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。本发明能够根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段确定压路机的行驶路径，以提高公路铺设的自动化水平。

Description

一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统

技术领域

本发明涉及压路机自动驾驶控制技术领域，特别是涉及一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统。

背景技术

在柏油路铺设过程中，铺设沥青后，需采用压路机进行反复碾压，但是压路机驾驶员需要在高温、高刺激气味环境中长时间工作，且工作内容重复，因此，亟需一种自动驾驶压路机经工作人员从繁重、恶劣的工作环境解放出来，其中，压路机路径规划是车辆自动驾驶中的最重要的环节。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统，能够提高公路铺设的自动化水平。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自动驾驶压路机的路径规划方法，包括：

获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在所述待压路段内确定多条直线路径；

在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

可选的，所述在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径，具体包括：

确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个所述第一路径转点在同一条直线上；所述直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；所述切换目标路径为与直线路径的夹角为所述预设转角的直线；

确定每条直线路径的延长线与所述切换目标路径的交点为第二路径转点；

以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

可选的，在所述在预设转角内，确定相邻直线路径的切换路径之后，还包括：

以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

可选的，所述预设转角为45°。

可选的，以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径之后，还包括：

控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；

若判断结果为否，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

若判断结果为是，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿所述返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

一种自动驾驶压路机的路径规划系统，包括：

位置获取模块，用于获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

直线路径确定模块，用于根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在所述待压路段内确定多条直线路径；

切换路径确定模块，用于在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

可选的，所述切换路径确定模块，具体包括：

第一路径转点确定单元，用于确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个所述第一路径转点在同一条直线上；所述直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；所述切换目标路径为与直线路径的夹角为所述预设转角的直线；

第二路径转点确定单元，用于确定每条直线路径的延长线与所述切换目标路径的交点为第二路径转点；

切换路径确定单元，用于以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

可选的，所述系统，还包括：

返回路径确定模块，用于以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

可选的，所述预设转角为45°。

可选的，所述系统，还包括：

往返运动控制模块，用于控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

判断模块，用于在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；若判断结果为否，则调用切换路径控制模块；若判断结果为是，则调用返回路径控制模块；

切换路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

返回路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿所述返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统，方法包括：获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在待压路段内确定多条直线路径；在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。本发明能够根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段确定压路机的行驶路径，以提高公路铺设的自动化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中自动驾驶压路机的路径规划方法流程图；

图2为本发明实施例中路径规划第一示意图；

图3为本发明实施例中路径规划第二示意图；

图4为本发明实施例中自动驾驶压路机的路径规划方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种自动驾驶压路机的路径规划方法及系统，能够提高公路铺设的自动化水平。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中自动驾驶压路机的路径规划方法流程图；如1所示，本发明提供了一种自动驾驶压路机的路径规划方法，包括：

步骤101：获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

步骤102：根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在待压路段内确定多条直线路径；

步骤103：在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

步骤103，具体包括：

确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个第一路径转点在同一条直线上；直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；切换目标路径为与直线路径的夹角为预设转角的直线；

确定每条直线路径的延长线与切换目标路径的交点为第二路径转点；

以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

在步骤103之后，还包括：

以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

其中，预设转角为45°。

以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径之后，还包括：

控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；

若判断结果为否，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

若判断结果为是，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制压路机沿返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

具体的，路径规划结果如图2所示，其中，阴影部分为预设长度内待压路段，C1-C4为第一路径转点，D1-D4为第二路径转点，确定第一侧边缘A后，路径A1-A4由参考边缘A通过大地坐标转换得到，转换过程中只需设定固定偏移量与偏移次数即可；切换路径A11-A13，以及返回路径C11通过贝塞尔曲线生成。

其中，直线路径计算公式为：

其中，C和D分别为直线路径的第一端点

和第二端点

L为C和D之间的球面距离；θ为C和D的方位角，ΔS为地球每度弧长。

贝塞尔曲线为：B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂。

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

右侧路径规划同理如图3所示。确定第二侧边缘B后，路径B1-B4由第二侧边缘B通过大地坐标转换得到，转换过程中只需设定固定偏移量与偏移次数即可；切换路径B11-B13，以及返回路径C11通过贝塞尔曲线生成。

图4为本发明实施例中自动驾驶压路机的路径规划方法流程图，如图4所示，本发明提供了一种自动驾驶压路机的路径规划系统，包括：

位置获取模块401，用于获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

直线路径确定模块402，用于根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在待压路段内确定多条直线路径；

切换路径确定模块403，用于在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

切换路径确定模块403，具体包括：

第一路径转点确定单元，用于确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个第一路径转点在同一条直线上；直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；切换目标路径为与直线路径的夹角为预设转角的直线；

第二路径转点确定单元，用于确定每条直线路径的延长线与切换目标路径的交点为第二路径转点；

切换路径确定单元，用于以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

本发明提供的的路径规划系统，还包括：

返回路径确定模块，用于以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

其中，预设转角为45°。

此外，本发明提供的自动驾驶压路机的路径规划系统，还包括：

往返运动控制模块，用于控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

判断模块，用于在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；若判断结果为否，则调用切换路径控制模块；若判断结果为是，则调用返回路径控制模块；

切换路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

返回路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制压路机沿返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自动驾驶压路机的路径规划方法，其特征在于，所述方法，包括：

获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在所述待压路段内确定多条直线路径；

在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶压路机的路径规划方法，其特征在于，所述在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径，具体包括：

确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个所述第一路径转点在同一条直线上；所述直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；所述切换目标路径为与直线路径的夹角为所述预设转角的直线；

确定每条直线路径的延长线与所述切换目标路径的交点为第二路径转点；

以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

3.根据权利要求2所述的自动驾驶压路机的路径规划方法，其特征在于，在所述在预设转角内，确定相邻直线路径的切换路径之后，还包括：

以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

4.根据权利要求2所述的自动驾驶压路机的路径规划方法，其特征在于，所述预设转角为45°。

5.根据权利要求3所述的自动驾驶压路机的路径规划方法，其特征在于，以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径之后，还包括：

控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；

若判断结果为否，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

若判断结果为是，则以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿所述返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

6.一种自动驾驶压路机的路径规划系统，其特征在于，所述系统，包括：

位置获取模块，用于获取预设长度内待压路段的第一侧边缘的位置；

直线路径确定模块，用于根据压路机的宽度、待压路段的宽度和待压路段的第一侧边缘的位置，在所述待压路段内确定多条直线路径；

切换路径确定模块，用于在预设转角内，确定任意两条相邻直线路径的切换路径。

7.根据权利要求6所述的自动驾驶压路机的路径规划系统，其特征在于，所述切换路径确定模块，具体包括：

第一路径转点确定单元，用于确定每条直线路径第一端点为第一路径转点；多个所述第一路径转点在同一条直线上；所述直线路径第一端点为直线路径中距离切换目标路径更近的一个端点；所述切换目标路径为与直线路径的夹角为所述预设转角的直线；

第二路径转点确定单元，用于确定每条直线路径的延长线与所述切换目标路径的交点为第二路径转点；

切换路径确定单元，用于以第i条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第i+1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定第i条直线路径到第i+1条直线路径的切换路径；i＝1,2,...,N-1；N为直线路径的总数；第i+1条直线路径到第一侧边缘的距离的大于第i条直线路径到第一侧边缘的距离。

8.根据权利要求7所述的自动驾驶压路机的路径规划系统，其特征在于，所述系统，还包括：

返回路径确定模块，用于以第N条直线路径的第一路径转点为切换路径的起点，以第1条直线路径的第二路径转点为切换路径的终点，确定返回路径；第N条直线路径距离第一侧边缘最远的直线路径。

9.根据权利要求7所述的自动驾驶压路机的路径规划系统，其特征在于，所述预设转角为45°。

10.根据权利要求8所述的自动驾驶压路机的路径规划系统，其特征在于，所述系统，还包括：

往返运动控制模块，用于控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动；n＝1,2,...,N；

判断模块，用于在压路机沿第n条直线路径往返运动的次数达到预设次数时，判断n的值是否等于N，得到判断结果；若判断结果为否，则调用切换路径控制模块；若判断结果为是，则调用返回路径控制模块；

切换路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿第n条直线路径到第n+1条直线路径的切换路径行驶，令n的数值增加1，并返回步骤“控制压路机沿第n条直线路径进行往返运动”；

返回路径控制模块，用于以第n条直线路径的第二路径转点为控制点，按照公式B(t)＝(1-t)²P₀+2t(1-t)P₁+t²P₂控制所述压路机沿所述返回路径行驶；

其中，B(t)为切换路径，t为梯度空间，t∈[0,1]，P₀、P₁和P₂分别为路径的起点坐标、控制点坐标和终点坐标。

Images