TWI819289B

TWI819289B - 分散式協作運算方法及系統

Info

Publication number: TWI819289B
Application number: TW110111693A
Authority: TW
Inventors: 廖歆蘭; 林昆賢; 張立光; 梁偉剛
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2023-10-21
Also published as: CN115145719A; TW202238409A

Abstract

本發明提供一種分散式協作運算方法及系統。所述方法包括：取得包括多個地標的地標序列；估計自主移動載具的第一位置，並據以從所述多個地標中選定第i個地標；從雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資料；反應於判定雲端伺服器上不存在關聯於所述第i個地標的地標資料的特定歷史移動軌跡，將對應於所述第i個地標的第二路徑規劃請求寫入至雲端伺服器；從雲端伺服器讀取對應於第二路徑規劃請求的第一特定移動軌跡；以及依據第一特定移動軌跡移動。

Description

分散式協作運算方法及系統

本發明是有關於一種分散式運算機制，且特別是有關於一種分散式協作運算方法及系統。

請參照圖1，係為習知的路徑規劃方式示意圖。如圖1所示，在習知的路徑規劃方式中，當路徑管理系統接收到包括路徑起點及路徑終點的路徑規劃請求時，多半僅會提供包括粗略資訊（例如交叉路口等）的地標序列100（其包括自路徑起點至路徑終點所經過的多個地標）。一般而言，使用者在取得地標序列100之後，多半可依據地標序列100中粗略指示的各個地標而從路徑起點前往路徑終點。

然而，對於自主移動載具而言，由於地標序列資料100需要經過轉換及計算資源才能得到前往各個地標的具體移動軌跡，因此並無法僅基於地標序列100即順利地前往路徑終點。

本發明之目的係提供一種分散式協作運算方法及系統，使自主移動載具能夠順利的基於複數個地標序列前往路徑終點。

本發明提供一種分散式協作運算方法，適於一自主移動載具，包括：取得一地標序列，其中地標序列包括自一路徑起點至一路徑終點的多個地標；執行一位置估計程序以估計自主移動載具的一第一位置，並據以從所述多個地標中選定第i個地標，其中i為所述多個地標的索引值；執行對應於所述第i個地標的一預擷取程序以從一雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資料；執行對應於所述第i個地標的一第一軌跡規劃程序，其中對應於所述第i個地標的第一軌跡規劃程序包括：反應於判定雲端伺服器上不存在關聯於所述第i個地標的地標資料的一特定歷史移動軌跡，將對應於所述第i個地標的一第二路徑規劃請求寫入至雲端伺服器；從雲端伺服器讀取對應於第二路徑規劃請求的一第一特定移動軌跡；以及執行對應於所述第i個地標的一移動程序以依據第一特定移動軌跡移動。

本發明提供一種分散式協作運算方法，包括第一自主移動載具，其經配置以取得一地標序列，其中地標序列包括自一路徑起點至一路徑終點的多個地標；執行一位置估計程序以估計自主移動載具的一第一位置，並據以從所述多個地標中選定第i個地標，其中i為所述多個地標的索引值；執行對應於所述第i個地標的一預擷取程序以從一雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資料；執行對應於所述第i個地標的一第一軌跡規劃程序，其中對應於所述第i個地標的第一軌跡規劃程序包括：反應於判定雲端伺服器上不存在關聯於所述第i個地標的地標資料的一特定歷史移動軌跡，將對應於所述第i個地標的一第二路徑規劃請求寫入至雲端伺服器；從雲端伺服器讀取對應於第二路徑規劃請求的一第一特定移動軌跡，其中第一特定移動軌跡係另一自主移動載具因應於第二路徑規劃請求而寫入至雲端伺服器；以及執行對應於所述第i個地標的一移動程序以依據第一特定移動軌跡移動。

本發明提供一種分散式協作運算系統，包括路徑管理系統、第一自主移動載具、第二自主移動載具、雲端伺服器。路徑管理系統包括一參與者，其中參與者包括一地標資料發布者及一資料寫入器。第一自主移動載具透過一第一介面描述語言轉換器轉換為一第一參與者，第一參與者包括一第一資料讀取器及一第一資料寫入器，其中第一資料讀取器連接第一自主移動載具的一第一地標資料訂閱者、一第一移動軌跡訂閱者及一第一路徑規劃請求訂閱者，第一資料寫入器連接第一自主移動載具的一第一移動軌跡發布者及一第一路徑規劃請求發布者。第二自主移動載具透過一第二介面描述語言轉換器轉換為一第二參與者，第二參與者包括一第二資料讀取器及一第二資料寫入器，其中第二資料讀取器連接第二自主移動載具的一第二地標資料訂閱者、一第二移動軌跡訂閱者及一第二路徑規劃請求訂閱者，第二資料寫入器連接第二自主移動載具的一第二移動軌跡發布者及一第二路徑規劃請求發布者。地標資料發布者透過資料寫入器發布一地標資料至第一地標資料訂閱者透過第一資料讀取器讀取地標資料，第一路徑規劃請求發布者透過第一資料寫入器寫入一路徑規劃請求至雲端伺服器。第二路徑規劃請求訂閱者透過第二資料讀取器從雲端伺服器讀取路徑規劃請求，且第二移動軌跡發布者透過第二資料寫入器將對應於路徑規劃請求的一特定移動軌跡寫入雲端伺服器。第一路徑規劃請求訂閱者透過第一資料讀取器從雲端伺服器讀取特定移動軌跡，其中第一自主移動載具依特定移動軌跡移動。

基於上述，本發明可將複雜度較高的運算操作分工予鄰近的自主移動載具，進而透過本發明的分散式協作運算系統擴增運算能力並達到多工的效果。

請參照圖2，係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算系統示意圖。在圖2中，分散式協作運算系統200可包括雲端伺服器298、路徑管理系統20、自主移動載具21及22。

在不同的實施例中，雲端伺服器298可提供/維護資料域299，其中資料域299可包括子資料域299a、子資料域299b及子資料域299c等複數個子資料域，而其個別的細節將在之後詳述。

在本發明的實施例中，當路徑管理系統20欲要求自主移動載具21依一地標序列移動時，路徑管理系統20可相應地提供/發送上述地標序列（例如圖1中的地標序列100）至自主移動載具21。在一實施例中，上述地標序列可包括路徑起點、路徑終點及介於路徑起點及路徑終點之間的多個地標，但可不限於此。

在本發明的實施例中，路徑管理系統20可基於實時發布-訂閱（real-time publish-subscribe，RTPS）協定實現單播（unicast）/群播（multicast）功能，以發布上述各地標的地標資料（例如包括地理位置、屬性及其他額外資訊等）至子資料域299a上。相應地，路徑管理系統20上可運作有參與者20a的程式，而其可包括地標資料發布者201及資料寫入器202等模組/元件。在本實施例中，地標資料發布者201例如可對應於子資料域299a，並可控制資料寫入器202將任意地標的地標資料寫入至子資料域299a上，但可不限於此。在一實施例中，路徑管理系統20可透過介面描述語言（interface description language，IDL）轉換器209轉換為雲端伺服器參與者20a，但可不限於此。

此外，在一實施例中，自主移動載具21及22亦可基於RTPS協定實現單播/群播功能，以將資料寫入資料域299上，或是從資料域299讀取資料。以自主移動載具21為例，其可透過IDL轉換器219轉換為參與者21a，而其可包括資料讀取器211及資料寫入器212。在一實施例中，資料讀取器211連接地標資料訂閱者211a、移動軌跡訂閱者211b、路徑規劃請求訂閱者211c，而資料寫入器212連接移動軌跡發布者212a、路徑規劃請求發布者212b。

地標資料訂閱者211a可表示自主移動載具21已訂閱子資料域299a。在此情況下，當自主移動載具21欲取得路徑管理系統20發布在子資料域299a上的地標資料時，地標資料訂閱者211a可透過資料讀取器211從子資料域299a讀取所需的地標資料，但可不限於此。

此外，如圖2所示，資料域299上更存在子資料域299b及子資料域299c。概略而言，子資料域299b可包括由自主移動載具21、22或其他自主移動載具所寫入/發布的歷史移動軌跡，而子資料域299c可包括由自主移動載具21、22或其他自主移動載具所寫入/發布的路徑規劃請求。

在一實施例中，移動軌跡訂閱者211b可表示自主移動載具21已訂閱子資料域299b。在此情況下，當自主移動載具21欲取得子資料域299b上的歷史移動軌跡時，移動軌跡訂閱者211b可透過資料讀取器211從子資料域299b讀取所需的歷史移動軌跡，但可不限於此。

在一實施例中，路徑規劃請求訂閱者211c可表示自主移動載具21已訂閱子資料域299c。在此情況下，當自主移動載具21欲取得子資料域299c上的路徑規劃請求時，路徑規劃請求訂閱者211c可透過資料讀取器211從子資料域299c讀取所需的路徑規劃請求，但可不限於此。

在一實施例中，移動軌跡發布者212a可將自主移動載具21所產生的移動軌跡發布/寫入至子資料域299b。在此情況下，當自主移動載具21欲將所產生的移動軌跡寫入至子資料域299b時，移動軌跡發布者212a可透過資料寫入器212將所產生的移動軌跡寫入至子資料域299b，但可不限於此。

在一實施例中，路徑規劃請求發布者212b可將自主移動載具21所產生的路徑規劃請求發布/寫入至子資料域299c。在此情況下，當自主移動載具21欲將所產生的路徑規劃請求寫入至子資料域299c時，路徑規劃請求發布者212b可透過資料寫入器212將所產生的路徑規劃請求寫入至子資料域299c，但可不限於此。

相似地，自主移動載具22可透過IDL轉換器229轉換為雲端伺服器參與者22a，而其可包括資料讀取器221及資料寫入器222。資料讀取器221連接於地標資料訂閱者221a、移動軌跡訂閱者221b、路徑規劃請求訂閱者221c，而資料寫入器222連接於移動軌跡發布者222a、路徑規劃請求發布者222b。在本發明的實施例中，自主移動載具22上各模組的運作方式可參照自主移動載具21上各模組的相關說明，於此不另贅述。

在本發明的實施例中，分散式協作運算系統100可協同運作以實現本發明的分散式協作運算方法，其細節將輔以圖3作進一步說明。因此，自主移動載具21與22所發布例如移動軌跡、路徑規劃請求等可通過相互已運算或等待運算的資訊發布在資料域299。當自主移動載具21與22訂閱到在資料域299上可被運用的資訊，例如地標資料、移動軌跡、路徑規劃請求等資訊，即可自資料域299讀取到自主移動載具21與22上應用。

在一實施例中，當多台自主移動載具可隨時發布請求例如移動軌跡、路徑規劃請求等的運算資訊，多台自主移動載具也可隨時讀取已運算完畢或現有的例如移動軌跡、路徑規劃請求資訊，使自主移動載具很快完成移動路徑運算，達到分散式協作運算系統，擴增運算能力並達到多工的效果。

請參照圖3，係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算方法流程圖。本實施例的方法可由圖2的分散式協作運算系統200執行，以下即搭配圖2所示的元件說明圖3各步驟的細節。

在一實施例中，當路徑管理系統20欲要求自主移動載具21依一地標序列移動時，路徑管理系統20可相應地提供/發送上述地標序列至自主移動載具21。

相應地，自主移動載具21可執行步驟S310以取得地標序列。

接著，在步驟S320中，自主移動載具21可執行位置估計程序以估計自主移動載具21的第一位置，並據以從所述多個地標中選定第i個地標，其中i為上述地標的索引值。

在一實施例中，自主移動載具21可包括一第一軟體節點，而此第一軟體節點可用於執行上述位置估計程序，但可不限於此。在不同的實施例中，自主移動載具21可基於任何現有的定位/感測技術來取得自主移動載具21的當下位置以作為所述第一位置，但可不限於此。此外，所選定的所述第i個地標相較於第一位置可更接近於路徑終點。舉例而言，自主移動載具21可在前往上述地標中的第(i-1)個地標的途中而執行步驟S320，以取得未來將前往的下一個地標，即所述第i個地標，但可不限於此。在其他實施例中，自主移動載具21亦可在前往第(i-m)個地標時即執行步驟S320以取得所述第i個地標，但可不限於此。

之後，在步驟S320中，自主移動載具21可執行對應於所述第i個地標的預擷取程序以從雲端伺服器298預擷取所述第i個地標的地標資料。在一實施例中，自主移動載具21例如可包括一第二軟體節點，而此第二軟體節點可用於執行上述預擷取程序，以從雲端伺服器298維護的子資料域299a預擷取所述第i個地標的地標資料，但可不限於此。

在一實施例中，當所述第二軟體節點執行對應於所述第i個地標的預擷取程序時，地標資料訂閱者211a可透過資料讀取器211從子資料域299a讀取所述第i個地標的地標資料，但可不限於此。

在一實施例中，在取得所需地標的地標資料之後，所述第二軟體節點可將這些地標的地標資料記錄至如下表1所例示的緩衝區中。

地標	地標資料	優先級	移動軌跡
L1	P1	1	T1
L2	P2	5	空
L3	P3	2	T3
…	…	…	…

表1

在表1中，其所示的情境例如是所述第二軟體節點已取得關聯於地標L1~L3的地標資料P1~P3，而其優先級分別為1、5、2。在本發明的實施例中，地標資料P1~P3例如可包括對應地標的地標起點及地標終點，但可不限於此。

另外，由於緩衝區中已記錄有對應於地標L1的移動軌跡T1，此即代表自主移動載具21已從資料域299取得對應於地標L1的移動軌跡。另外，由於緩衝區中對應於地標L2的移動軌跡為空，此即代表自主移動載具21尚未取得對應於地標L2的移動軌跡，但本發明可不限於此。

接著，在步驟S340中，自主移動載具21可執行對應於所述第i個地標的第一軌跡規劃程序。在一實施例中，自主移動載具21例如可包括一第三軟體節點，而此第三軟體節點可用於執行上述第一軌跡規劃程序，但可不限於此。

在一實施例中，記錄於子資料域299b上的各個歷史移動軌跡例如可具有起點及終點，而其例如可以下表2所示形式記錄於子資料域299b上。

請求識別碼	地標資料	起點	終點	歷史移動軌跡
AMR1-1	A			a
AMR1-1	B			b
AMR2-1	C			c
…	…	…	…	…

表2

如表2所示，各歷史移動軌跡還可具有對應的請求識別碼，其例如可對應於當初請求計算此歷史移動軌跡的自主移動載具的身分資訊，但可不限於此。

當所述第三軟體節點執行對應於所述第i個地標的第一軌跡規劃程序時，移動軌跡訂閱者211b可透過資料讀取器211從子資料域299b讀取上述對應於所述第i個地標的歷史移動軌跡。之後，所述第三軟體節點可判斷歷史移動軌跡中的第j個歷史移動軌跡的起點及終點是否分別對應於所述第i個地標的地標起點及地標終點。

舉例而言，假設所述第i個地標具有地標資料A，則所述第三軟體節點可取得對應的歷史移動軌跡a，但可不限於此。

在本發明的實施例中，子資料域299b中的各個歷史移動軌跡例如是經各式細粒度路徑規劃演算法（例如路線圖法、細胞切割法、位能場模型法、車道辨識演算法等）而產生的細粒度移動軌跡。以表2中的歷史移動軌跡a為例，其例如可記錄有從（例如是某地標的門口經緯度座標）至（例如是某地標的下貨區經緯度座標）的詳細移動軌跡（包括何時應加速、減速、轉向及各轉向對應的旋轉角度等），但可不限於此。

在第一實施例中，當所述第三軟體節點判定所述第j個歷史移動軌跡的起點與所述第i個地標的地標起點相距小於一第一距離門限值，且所述第j個歷史移動軌跡的終點與所述第i個地標的地標終點相距小於一第二距離門限值時，此即代表所述第j個歷史移動軌跡的起點及終點分別足夠地接近於所述第i個地標的地標起點及地標終點。在此情況下，所述第三軟體節點可判定所述第j個歷史移動軌跡的起點及終點分別對應於所述第i個地標的地標起點及地標終點，但可不限於此。

相應地，所述第三軟體節點可判定資料域299上的子資料域299b存在關聯於所述第i個地標的地標資料的特定歷史移動軌跡。之後，所述第三軟體節點可控制從資料域299上的子資料域299b讀取所述第j個歷史移動軌跡，並將所述第j個歷史移動軌跡定義為第一特定移動軌跡T1。

之後，在步驟S350中，自主移動載具21可執行對應於所述第i個地標的移動程序以依據第一特定移動軌跡T1移動。在一實施例中，自主移動載具21例如可包括一第四軟體節點，而此第四軟體節點可用於執行上述移動程序，但可不限於此。

在一實施例中，自主移動載具21可在抵達所述第(i-1)個地標時執行步驟S350，以從所述第(i-1)個地標前往所述第i個地標，但可不限於此。

然而，在第二實施例中，當所述第三軟體節點判定各歷史移動軌跡的起點及終點皆未分別對應於所述第i個地標的地標起點及地標終點時，所述第三軟體節點可判定資料域299上的子資料域299b不存在關聯於所述第i個地標的地標資料的特定歷史移動軌跡。

在此情況下，所述第三軟體節點可將對應於所述第i個地標的第二路徑規劃請求RQ2寫入至資料域299上的子資料域299c，其中第二路徑規劃請求RQ2例如可包括自主移動載具21的身分、所述第i個地標的地標起點、所述第i個地標的地標終點及容許誤差範圍（例如數公尺），但可不限於此。在第二實施例中，所述第三軟體節點可要求路徑規劃請求發布者212b透過資料寫入器212將第二路徑規劃請求RQ2寫入至子資料域299c。

在第二實施例中，未配對於自主移動載具21的自主移動載具22可判斷自身的運算負載率是否低於預設門限值。若是，此即代表自主移動載具22尚有餘裕可幫助其他自主移動載具執行細粒度路徑規劃演算法。在此情況下，自主移動載具22的路徑規劃請求訂閱者221c可透過資料讀取器221從子資料域299b讀取子資料域299b上的路徑規劃請求。

在第二實施例中，假設路徑規劃請求訂閱者221c透過資料讀取器221從子資料域299b讀取到第二路徑規劃請求RQ2。在此情況下，自主移動載具22可依據第二路徑規劃請求RQ2執行路徑規劃演算法以產生第一特定移動軌跡T1，並透過移動軌跡發布者222a及資料寫入器222將第一特定移動軌跡T1寫入至資料域299上的子資料域299b。

在一實施例中，第二路徑規劃請求RQ2可具有一讀取次數上限。在此情況下，當路徑規劃請求訂閱者221c透過資料讀取器221從子資料域299b讀取到第二路徑規劃請求RQ2時，可先判斷第二路徑規劃請求RQ2的累計讀取次數是否已達到上述讀取次數上限。若是，則路徑規劃請求訂閱者221c可忽略第二路徑規劃請求RQ2；若否，則自主移動載具22可執行路徑規劃演算法以產生第一特定移動軌跡T1，並回報雲端伺服器298以增加第二路徑規劃請求RQ2的累計讀取次數。藉此，可避免其他的自主移動載具重複地因應於第二路徑規劃請求RQ2而進行運算，但可不限於此。

之後，自主移動載具21可透過移動軌跡訂閱者211b及資料讀取器211取得對應於第二路徑規劃請求RQ2的第一特定移動軌跡T1。由於第一特定移動軌跡T1的起點及終點應分別對應於所述第i個地標的地標起點及地標終點，故自主移動載具21的第四軟體節點可相應地執行步驟S350，以藉由執行對應於所述第i個地標的移動程序以依據第一特定移動軌跡T1移動，但可不限於此。

此外，在第二實施例中，當所述第三軟體節點判定資料域299上的子資料域299b不存在關聯於所述第i個地標的地標資料的特定歷史移動軌跡時，自主移動載具21的第三軟體節點亦可自行執行細粒度路徑規劃演算法以嘗試自行產生第一特定移動軌跡T1。另外，當所述第三軟體節點判定無法在一指定時間內自行產生第一特定移動軌跡T1時，可再將對應於所述第i個地標的第二路徑規劃請求RQ2寫入至資料域299上的子資料域299c，但可不限於此。

在一些實施例中，反應於自主移動載具21無法從資料域299上的子資料域299b讀取到對應於第二路徑規劃請求RQ的第一特定移動軌跡T1，自主移動載具21可定時重新將第二路徑規劃請求RQ寫入至資料域299上的子資料域299c，直至已不需要第一特定移動軌跡T1時再停止，但可不限於此。

由上可知，本發明的自主移動載具21可在未能從資料域299的子資料域299b取得所需的移動軌跡時，發送對應的第二路徑規劃請求RQ2至資料域299的子資料域299c，以要求其他的自主移動載具協助產生自主移動載具21所需的移動軌跡。當其他的自主移動載具（例如自主移動載具22）從子資料域299c讀取上述第二路徑規劃請求RQ2時，可據以產生對應的移動軌跡，並寫入至子資料域299b。在此情況下，自主移動載具21即可從子資料域299b取得由自主移動載具22協助產生的移動軌跡，並據以進行移動。藉此，本發明的自主移動載具可將複雜度較高的運算操作分工予鄰近的自主移動載具，進而透過本發明的分散式協作運算系統擴增運算能力並達到多工的效果。

在一些實施例中，當自主移動載具21判定自身的運算負載率低於預設門限值時，亦可從資料域299上的子資料域299c讀取第三路徑規劃請求RQ3，其中第三路徑規劃請求RQ3例如是由自主移動載具22寫入至子資料域299c，但可不限於此。之後，自主移動載具21可依據第三路徑規劃請求RQ3執行細粒度路徑規劃演算法以產生第二特定移動軌跡T2，並將第二特定移動軌跡T2寫入至資料域299上的子資料域299b。藉此，自主移動載具22即可藉由讀取子資料域299b以取得第二特定移動軌跡T2，進而據以進行移動，但可不限於此。

此外，在本發明的實施例中，自主移動載具21的上述第一、第二、第三及第四軟體節點可以管線化的方式平行運作。在此情況下，當所述第四軟體節點執行對應於所述第i個地標的移動程序時，所述第一、第二、第三軟體節點可平行執行對應於其他地標的相關程序。

舉例而言，所述第一軟體節點可執行另一位置估計程序以估計自主移動載具21的第二位置，並據以從該些地標中選定第(i+k)個地標（k為正整數）。之後，所述第二軟體節點可在所述第四軟體節點執行對應於所述第i個地標的移動程序時，同時執行對應於所述第(i+k)個地標的預擷取程序。或者，所述第三軟體節點可在所述第四軟體節點執行對應於所述第i個地標的移動程序時，同時執行對應於所述第(i+k)個地標的路徑規劃程序，但可不限於此。

請參照圖4，係為依據本發明之一實施例繪示的管線化架構示意圖。在圖4中，假設自主移動載具21取得的地標序列中包括連續的3個地標410、420、430，其中地標410及430可分別對應於路徑起點及路徑終點。在此情況下，假設在管線階段k時，第四軟體節點可執行對應於地標410的移動程序。於此同時，第三軟體節點可執行對應於地標420的路徑規劃程序，且第一軟體節點可執行對應於地標430的位置估計程序。

另外，在管線階段(k+1)時，自主移動載具21已改為藉由第四軟體節點執行對應於地標420的移動程序。於此同時，第二軟體節點可執行對應於地標430的預擷取程序。

透過上述管線化架構的設計，可降低上述第一至第四軟體節點的閒置時間，從而提升運作上的效率。

請參照圖5，係為依據本發明另一實施例繪示的分散式協作運算系統示意圖。在圖5中，分散式協作運算系統500包括路徑管理系統50、自主移動載具51~53。在本實施例中，路徑管理系統50可包括伺服器世界地圖501及世界路徑規劃模組502。在一實施例中，當路徑管理系統50欲要求自主移動載具51自一路徑起點移動至一路徑終點時，世界路徑規劃模組502可依據指定的路徑起點及路徑終點查詢伺服器世界地圖501，並產生對應的地標序列LS，進而將地標序列LS提供予自主移動載具51，但可不限於此。

在本實施例中，自主移動載具51可包括本地路徑規劃模組511、資料域會員模組512、資料運算模組514及移動模組515，其中資料域會員模組512例如可藉由註冊至資料域599以具備上傳資料至資料域599及/或從資料域599下載資料的能力，但可不限於此。

在一實施例中，資料域會員模組512可包括任務管理模組512a、資料寫入服務模組512b及資料讀取服務模組512c，其中資料寫入服務模組512b可用於將資料寫入資料域599，而資料讀取服務模組512b可用於從資料域599讀取資料。此外，自主移動載具52及53可具有相似於自主移動載具51的架構，故其相關細節於此不另贅述。

在本發明的實施例中，分散式協作運算系統500中的各裝置可協同運作以實現圖6所示的分散式協作運算方法。

請參照圖6，係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算方法流程圖。在本實施例中，所示的方法可由圖5的分散式協作運算系統500執行，而為使本案概念更易於理解，以下將另輔以圖7所示的應用情境圖作說明，但其僅用以舉例，並非用以限定本發明可能的實施方式。

在一實施例中，當自主移動載具51的本地路徑規劃模組511從路徑管理系統50接收地標序列LS時，本地路徑規劃模組511可執行步驟S611以將地標序列LS中的多個地標依序區分為第1個地標群組、第2個地標群組至第K個地標群組，其中所述第1個地標群組至所述第K個地標群組分別對應於介於該路徑起點及該路徑終點之間的第1個地段至第K個地段。

在圖7情境中，假設自主移動載具51的本地路徑規劃模組511從路徑管理系統50接收的地標序列LS包括所示的30個地標（即， ~ ）。在本實施例中，本地路徑規劃模組511例如可將這些地標依序區分為第1個地標群組、第2個地標群組及第3個地標群組（即，K為3的情況），其中所述第1個地標群組至所述第3個地標群組分別對應於介於路徑起點（即，）及路徑終點（即，）之間的第1個地段至第3個地段（以下以地段P1~P3代稱）。在圖7中，所述第1個地標群組例如包括~ ，所述第2個地標群組例如包括 ~ ，所述第3個地標群組例如包括 ~ ，但可不限於此。

接著，在步驟S612中，任務管理模組512a可對地段P1~P3進行相應的計算管理。舉例而言，在本發明的實施例中，由於屬於第1個地標群組的地標（即，地段P1中的地標）較接近自主移動載具51，故任務管理模組512a可要求資料運算模組514執行步驟S613，以對第1個地標群組中的各地標執行第二軌跡規劃程序，其包括基於第1個地標群組中各地標的地標資料計算特定移動軌跡。之後，移動模組515即可執行步驟S615以判斷第1個地標群組中各地標的移動軌跡是否適切，若是即可執行步驟S616以基於感測元件資料513（其例如包括自主移動載具51的方向、速度及前方障礙物等）進行移動，但可不限於此。

另一方面，由於地段P2離自主移動載具51較遠，故對於所述第2個地標群組中的各地標而言，自主移動載具51可執行先前提及的第一軌跡規劃程序，以讓其他的自主移動載具協助計算相關的移動軌跡。在一實施例中，任務管理模組512a可控制資料寫入服務模組512b將對應於地段P2中各地標的路徑規劃請求RQ1’寫入資料域599。相似地，任務管理模組512a還可控制資料寫入服務模組512b將對應於地段P3中各地標的路徑規劃請求RQ2’寫入資料域599。

在一實施例中，自主移動載具52的任務管理模組522a可控制資料讀取服務模組522c執行步驟S621，以從資料域599讀取路徑規劃請求RQ1’。在圖7情境中，由於自主移動載具52本身位於地段P2中，故任務管理模組522a可在判定運算資源足夠之後，要求資料運算模組524因應於路徑規劃請求RQ1’而基於感測元件資料523運算第2個地標群組中的各地標的移動軌跡。之後，任務管理模組522a可控制資料寫入服務模組522b執行步驟S622，以將第2個地標群組中的各地標的移動軌跡T1’寫入至資料域599。

相似地，由於自主移動載具53位於地段P3中，故可相應地因應於路徑規劃請求RQ2’而運算第3個地標群組中的各地標的移動軌跡T2’，並寫入資料域599，但可不限於此。

在一實施例中，任務管理模組512a可要求資料讀取模組512c執行步驟S614，以從資料域599讀取地段P2中各地標的移動軌跡T1’。之後，移動模組515即可執行步驟S615以判斷第2個地標群組中各地標的移動軌跡是否適切，若是即可執行步驟S616以基於感測元件資料513（其例如包括自主移動載具51的方向、速度及前方障礙物等）進行移動，但可不限於此。

在一實施例中，在移動模組515依據地段P2中各地標的移動軌跡T1’移動的過程中，資料運算模組514可依據感測元件資料513適應性地修正地段P2中各地標的移動軌跡T1’。例如，當自主移動載具51的感測元件資料513顯示自主移動載具51的前方臨時出現障礙物時，資料運算模組514可藉由修正當下的移動軌跡以閃避此障礙物，但可不限於此。

在一實施例中，由於自主移動載具51在地段P2中移動時，當下的道路環境可能已不同於自主動移動載具52產生移動軌跡T1’的道路環境。因此，當移動模組515在步驟S615中判定無法順利地依據地段P2中各地標的移動軌跡T1’移動時，本地路徑規劃模組511可執行步驟S611以將第2個地標群組中尚未經過的多個剩餘地標依序區分為第1個子地標群組、第2個子地標群組至第M個子地標群組。

舉例而言，假設自主移動載具51在移動至圖7地段P2中的時判定無法順利地在地段P2中依據剩餘地標（例如 ~ ）的移動軌跡T1’移動。在此情況下，本地路徑規劃模組511可執行步驟S611以將上述剩餘地標依序區分為第1個子地標群組（其例如包括 ~ ）、第2個子地標群組（其例如包括 ~ ）至第3個（即，M為3）子地標群組（其例如包括 ~ ），但可不限於此。

在一實施例中，由於所述第1個子地標群組離當下的自主移動載具51較近，故自主移動載具51可對所述第1個子地標群組中的剩餘地標個別執行對應的第二軌跡規劃程序。亦即，自主移動載具51可自行運算當下所需的移動軌跡，並即時據以移動。

另外，對於當下離自主移動載具51較遠的所述第2個子地標群組及所述第3個子地標群組而言，自主移動載具51即可對其中的各個剩餘地標個別執行對應的第一軌跡規劃程序，以讓其他的自主移動載具協助計算相關的移動軌跡，但可不限於此。

在一實施例中，在本地路徑規劃模組511進行地標群組/子地標群組的劃分時，可將離自主移動載具51最近的地標群組/子地標群組規劃為包括最少的地標，以讓自主移動載具51可較快地得到對應的移動軌跡，並據以移動，但可不限於此。

綜上所述，本發明的自主移動載具可在未能從雲端伺服器取得所需的移動軌跡時，發送對應的第二路徑規劃請求至雲端伺服器，以試圖讓未與所述自主移動載具配對的其他自主移動載具協助產生所需的移動軌跡。當其他的自主移動載具從雲端伺服器讀取上述第二路徑規劃請求時，可據以產生對應的移動軌跡，並寫入至雲端伺服器。相應地，自主移動載具即可從雲端伺服器取得由其他自主移動載具協助產生的移動軌跡，並據以進行移動。藉此，本發明的自主移動載具可將複雜度較高的運算操作分工予鄰近的自主移動載具，進而透過本發明的分散式協作運算系統擴增運算能力並達到多工的效果。

另外，透過讓自主移動載具中的第一至第四軟體節點以管線化架構運作的方式，可降低上述第一至第四軟體節點的閒置時間，從而提升自主移動載具的運作效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:地標序列 200, 500:分散式協作運算系統 20, 50:路徑管理系統 20a, 21a, 22a:參與者 209, 219, 229:IDL轉換器 210:地標資料發布者 202, 212, 222:資料寫入器 21, 22, 51~53:自主移動載具 211a, 212a:地標資料訂閱者 211b, 212b:移動軌跡訂閱者 211c, 212c:路徑規劃請求訂閱者 212a, 212a:移動軌跡發布者 212b, 212b:路徑規劃請求發布者 211, 212:資料讀取器 298:雲端伺服器 299, 599:資料域 299a:子資料域 299b:子資料域 299c:子資料域 410, 420, 430:地標 S310~S350, S611~S616, S621, S622:步驟 T1:第一特定移動軌跡 T2:第二特定移動軌跡 RQ2:第二路徑規劃請求 RQ3:第三路徑規劃請求 501:伺服器世界地圖 502:世界路徑規劃模組 511:本地路徑規劃模組 512:資料域會員模組 512a, 522a:任務管理模組 512b, 522b:資料寫入服務模組 512c, 522c:資料讀取服務模組 513, 523:感測元件資料 514, 524:資料運算模組 515:移動模組 RQ1’, RQ2’:路徑規劃請求 T1’, T2’:移動軌跡 LS:地標序列

圖1係為習知的路徑規劃方式示意圖。圖2係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算系統示意圖。圖3係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算方法流程圖。圖4係為依據本發明之一實施例繪示的管線化架構示意圖。圖5係為依據本發明另一實施例繪示的分散式協作運算系統示意圖。圖6係為依據本發明之一實施例繪示的分散式協作運算方法流程圖。圖7係為依據本發明之一實施例繪示的應用情境圖。

S310~S350:步驟

Claims

一種分散式協作運算方法，包括：透過一第一自主移動載具取得一地標序列，其中該地標序列包括自一路徑起點至一路徑終點的多個地標，其中該地標序列係自一路徑管理系統發送至該第一自主移動載具；透過該第一自主移動載具執行對應於第i個地標的一預擷取程序以從一雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資，其中所述第i個地標的該地標資料包括一地標起點及一地標終點，且所述第i個地標的該地標資料係由該路徑管理系統寫入至該雲端伺服器料；透過該第一自主移動載具執行對應於所述第i個地標的一第一軌跡規劃程序，反應於該第一自主移動載具無法從該雲端伺服器讀取到對應於一第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡，該第一自主移動載具定時重新將該第二路徑規劃請求寫入至該雲端伺服器，其中該第二路徑規劃請求包括該第一自主移動載具的身分、該地標起點、該地標終點及一容許誤差範圍；從該雲端伺服器讀取對應於該第二路徑規劃請求的一第一特定移動軌跡，其中該第一特定移動軌跡係一第二自主移動載具因應於該第二路徑規劃請求而產生並寫入至該雲端伺服器，且該第二自主移動載具未配對於該第一自主移動載具；以及執行對應於所述第i個地標的一移動程序以依據該第一特定移動軌跡移動；其中當該第二自主移動載具未配對於該第一自主移動載具時，該第二自主移動載具從該雲端伺服器讀取一第三路徑規劃請求，該第二自主移動載具依據該第三路徑規劃請求執行一細粒度路徑規劃演算法以產生一第二特定移動軌跡，並將該第二特定移動軌跡寫入至該雲端伺服器。
如請求項1所述的方法，其中該雲端伺服器記錄有對應於所述第i個地標的多個歷史移動軌跡，各該歷史移動軌跡具有一起點及一終點，且透過該第一自主移動載具執行對應於所述第i個地標的該第一軌跡規劃程序更包括：判斷該第二自主移動載具產生的該些歷史移動軌跡中的第j個歷史移動軌跡的該起點及該終點是否分別對應於所述第i個地標的該地標資料的該地標起點及該地標終點；以及反應於各該些歷史移動軌跡的該起點及該終點皆未分別對應於該地標起點及該地標終點，該第一自主移動載具無法從該雲端伺服器讀取到對應於該第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡。
如請求項2所述的方法，其中透過該第一自主移動載具執行對應於所述第i個地標的該第一軌跡規劃程序更包括：反應於所述第j個歷史移動軌跡的該起點及該終點分別對應於該地標起點及該地標終點；以及將所述第j個歷史移動軌跡定義為該第一特定移動軌跡。
如請求項1所述的方法，更包括：透過該第二自主移動載具執行另一位置估計程序以估計該第一自主移動載具的一第二位置，並據以從該些地標中選定第(i+k)個地標，其中k為正整數；透過該第二自主移動載具執行對應於所述第(i+k)個地標的該第一軌跡規劃程序或該預擷取程序，其中對應於所述第(i+k)個地標的該第一軌跡規劃程序或該預擷取程序與對應於所述第i個地標的該移動程序係平行運作。
一種分散式協作運算系統，包括：一第一自主移動載具以及一第二自主移動載具，其中該第一自主移動載具經配置以：取得一地標序列，其中該地標序列包括自一路徑起點至一路徑終點的多個地標，其中該地標序列係一路徑管理系統發送至該第一自主移動載具；執行對應於第i個地標的一預擷取程序以從一雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資料，其中所述第i個地標的該地標資料包括一地標起點及一地標終點，且所述第i個地標的該地標資料係由該路徑管理系統寫入至該雲端伺服器；執行對應於所述第i個地標的一第一軌跡規劃程序，反應於無法從該雲端伺服器讀取到對應於一第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡，定時重新將該第二路徑規劃請求寫入至該雲端伺服器，其中該第二路徑規劃請求包括該第一自主移動載具的身分、該地標起點、該地標終點及一容許誤差範圍；從該雲端伺服器讀取對應於該第二路徑規劃請求的一第一特定移動軌跡，其中該第一特定移動軌跡係該第二自主移動載具因應於該第二路徑規劃請求而產生並寫入至該雲端伺服器；以及執行對應於所述第i個地標的一移動程序以依據該第一特定移動軌跡移動。
如請求項5所述的系統，其中該第二自主移動載具經配置以：因應於該第二路徑規劃請求而執行一路徑規劃演算法以產生對應於該第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡，其中該第二自主移動載具未配對於該第一自主移動載具；以及將對應於該第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡寫入至該雲端伺服器。
如請求項5所述的系統，其中該第二自主移動載具更經配置以：執行另一位置估計程序以估計該第一自主移動載具的一第二位置，並據以從該些地標中選定第(i+k)個地標，其中k為正整數；以及執行對應於所述第(i+k)個地標的該第一軌跡規劃程序或該預擷取程序，其中對應於所述第(i+k)個地標的該第一軌跡規劃程序或該預擷取程序與對應於所述第i個地標的該移動程序係平行運作。
一種分散式協作運算系統，包括：一路徑管理系統，包括一參與者，其中該參與者包括一地標資料發布者及一資料寫入器；一第一自主移動載具，其透過一第一介面描述語言轉換器轉換為一第一參與者，該第一參與者包括一第一資料讀取器及一第一資料寫入器，其中該第一資料讀取器連接該第一自主移動載具的一第一地標資料訂閱者、一第一移動軌跡訂閱者及一第一路徑規劃請求訂閱者，該第一資料寫入器連接該第一自主移動載具的一第一移動軌跡發布者及一第一路徑規劃請求發布者；一第二自主移動載具，其透過一第二介面描述語言轉換器轉換為一第二參與者，該第二參與者包括一第二資料讀取器及一第二資料寫入器，其中該第二資料讀取器連接該第二自主移動載具的一第二地標資料訂閱者、一第二移動軌跡訂閱者及一第二路徑規劃請求訂閱者，該第二資料寫入器連接該第二自主移動載具的一第二移動軌跡發布者及一第二路徑規劃請求發布者；一雲端伺服器，其中該路徑管理系統發送一地標序列至該第一自主移動載具，該地標序列包括自一路徑起點至一路徑終點的多個地標；其中該第一自主移動載具執行對應於第i個地標的一預擷取程序以從該雲端伺服器預擷取所述第i個地標的地標資料，其中所述第i個地標的該地標資料包括一地標起點及一地標終點，且所述第i個地標的該地標資料係由該路徑管理系統寫入至該雲端伺服器；其中該第一自主移動載具執行對應於所述第i個地標的一第一軌跡規劃程序，反應於無法從該雲端伺服器讀取到對應於一第二路徑規劃請求的該第一特定移動軌跡，定時重新將該第二路徑規劃請求寫入至該雲端伺服器，其中該第二路徑規劃請求包括該第一自主移動載具的身分、該地標起點、該地標終點及一容許誤差範圍；其中該第一自主移動載具從該雲端伺服器讀取對應於該第二路徑規劃請求的一第一特定移動軌跡，其中該第一特定移動軌跡係該第二自主移動載具因應於該第二路徑規劃請求而產生並寫入至該雲端伺服器；其中該第一自主移動載具執行對應於所述第i個地標的一移動程序以依據該第一特定移動軌跡移動；其中當該第二自主移動載具未配對於該第一自主移動載具時，該第二自主移動載具從該雲端伺服器讀取一第三路徑規劃請求，該第二自主移動載具依據該第三路徑規劃請求執行一細粒度路徑規劃演算法以產生一第二特定移動軌跡，並將該第二特定移動軌跡寫入至該雲端伺服器。