[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

说明书

本发明公开了一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法，1、采用拓扑建模法对AGV运行环境进行建模；2、手动添加运输任务，针对每个任务采用Dijkstra算法进行路径规划；3、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，如果没有出现冲突则按照原路径行驶并结束；4、比较两个函数的值，如果C_W＞C_R则按照重新规划的路径行驶并结束，如果C_W≤C_R则进入按照原路径行驶并结束。本发明提高仓储物流企业的运输效率，解决多AGV系统的路径规划冲突问题，提升企业的核心竞争力。

技术领域

本发明属于路径规划领域，特别涉及一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法。

背景技术

AGV最早出现于上世纪50年代，可配备电磁或光学导引装置，同时配置可编程模块供开发人员灵活使用，是一种无人驾驶的智能化搬运设备，是现代工业自动化物流系统的重要设施之一。发展智能AGV小车代替人工运输，将仓库实现无人化、智能化、自动化，提高运输效率，减少人为干预，降低安全风险，节省运输成本，是现代仓储运输行业迫在眉睫的需求。本发明所涉及的冲突解决方法，适用于仓储物流企业中的多AGV运输系统。

另外，随着计算机技术等前沿学科的飞速发展，路径规划技术在AGV系统运行中是不可缺少的重要组成部分。路径规划是指在具有障碍物的环境中，按照一定的评价标准(评价标准通常是时间或距离)，寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径。在本发明中，我们采用Dijkstra算法计算单个任务的最短路径。

时间窗算法是目前多AGV系统中国内外学者比较认可的一种车辆之间冲突检测的方法。因此，在本发明中，我们借助时间窗来计算多AGV之间的路径冲突，并且通过计算两个代价函数来决定采取等待策略或二次规划策略来解决冲突。

目前，传统仓储物流产业由于极度依赖人力资源并且效率低下的原因，已经逐渐被时代所淘汰，企业正逐步寻求自动化的生产模式来代替人工操作。AGV作为智能运输系统中最重要的一环，可以极大地节省人力成本，满足于各种类型企业的仓储运输需求，逐渐成为企业对仓储进行自动化升级的首选方案。同时多AGV系统中的资源分配和冲突问题也是当前的研究热点之一。本发明所设计的基于时间窗路径规划算法的冲突解决方法可以很好的满足上述需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高仓储物流企业的运输效率，解决多AGV系统的路径规划冲突问题，提升企业的核心竞争力的基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于时间代价函数的时间窗路径规划冲突解决方法，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；进行路径规划后会得到一条最短路径，这条路径是由一组路段(即有向连接图的边)构成的集合；

第三步：根据第二步中该路段集合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；