[发明专利]一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法

权利要求书

1.一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：采用拓扑建模法对AGV运行环境进行建模，得到一张有向连接图G＝(V,E)，其中V代表图中的所有节点，E代表图中节点之间的边，节点之间的每一条边(u,v)都含有一个权值w_uv，表示节点之间的距离；

第二步：手动添加运输任务，并针对每个任务，采用Dijkstra算法进行路径规划；

第三步：计算所有路段的时间窗，并检查所有路段的时间窗是否出现冲突，如果出现冲突则进入第四步，如果没有出现冲突则进入第六步；

第四步：重新采用Dijkstra算法进行路径规划，并计算等待代价函数C_W和二次规划代价函数C_R的数值，其中等待代价函数C_W表示按原有规划路径在等待一段时间后继续行驶所需的时间，二次规划代价函数表示按重新规划后的路径行驶所需的时间；

第五步：比较两个函数的值，观察等待代价函数C_W是否大于二次规划代价函数C_R，如果C_WC_R则按照重新规划的路径行驶并结束，如果C_W≤C_R则进入第六步；

第六步：按照原路径行驶并结束；

所述等待代价函数C_W主要由等待时间代价C_W1、剩余路径代价C_W2、剩余路径冲突代价C_W3三个分量构成，并且C_W＝C_W1+C_W2+C_W3：

其中等待时间代价C_W1的计算方法如下

C_W1＝t_w

其中，t_w表示小车在执行任务过程中遇到冲突的等待时间；

剩余路径代价C_W2的计算方法如下

其中，|e_j|表示剩余路径中边e_j的距离，边e_j表示有向连接图中两个节点之间的线段，这里指代小车行进中的路线，m表示剩余路径中起始边的编号，n表示剩余路径中终止边的编号，v表示小车的行驶速度；

剩余路径冲突代价C_W3的计算方法如下

其中，t_j表示小车在行驶剩余路径的过程中在边e_j的冲突代价，冲突代价表示在小车等待一段时间后经过边e_j预估的二次等待时间，m表示剩余路径中起始边的编号，n表示剩余路径中终止边的编号；如果在边e_j未发生冲突，则t_j的值为0。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法，其特征在于，所述二次规划代价函数C_R包含二次规划后的路径代价C_R1和二次规划后的路径冲突代价C_R2两个分量，并且C_R＝C_R1+C_R2：

其中二次规划后的路径代价C_R1的计算方法如下

其中，|e_k|表示二次规划路径中边e_k的距离，边e_k表示有向连接图中两个节点之间的线段，这里指代小车行进中的路线，p表示二次规划路径中起始边的编号，q表示二次规划路径中终止边的编号，v表示小车的行驶速度；

二次规划后的路径冲突代价C_R2的计算方法如下

其中，t_k表示小车在行驶二次规划路径的过程中在边e_k的冲突代价，冲突代价表示在小车等待一段时间后经过边e_k预估的二次等待时间，p表示二次规划路径中起始边的编号，q表示二次规划路径中终止边的编号，需要注意的是，如果在边e_k未发生冲突，则t_k的值为0。