[发明专利]基于RFID库存盘点的无人机三维路径规划方法

说明书

基于RFID库存盘点的无人机三维路径规划方法，首先在三维空间搭建一个飞行网络模型，并建立相应的坐标系；然后通过搭建危险壁障的适应度函数、RFID读写器识别的适应度函数和路径最小适应度函数来构造目标函数，确保UAV能够在采集到每个仓库货物库存信息的前提下求得目标函数的最小值。采用基于二次差分进化和模拟退火的混合蝙蝠算法对目标函数进行求解，获得全局最优的飞行路径。本发明方法全局搜索能力较好，鲁棒性强。提高了无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)搭载RFID读写器的盘点效率，规避UAV无效的盘点飞行，减少盘点飞行路径。

技术领域

本发明涉及一种用于库存盘点的无人机三维路径规划方法。

背景技术

随着物联网技术快速发展，射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)，因为可以实现实时无线数据采集，被广泛的应用于物流、资产追踪、设备监控等领域。

RFID在物流领域主要用于运输、存储、配送和出入库等环节。而UAV由于体积小、质量轻、转弯灵活等特点，可以解决在某些特殊环境下(例如高温、绝尘等生产环境下)的数据信息采集问题，因此，基于UAV和RFID技术的仓库货物信息管理系统已经开始被采用。

在UAV+RFID技术中，UAV路径规划问题是关键性技术，合理的规划路径能够使得UAV在库存信息采集过程中有效的规避障碍物，能够采集到仓库货物数据信息，且得到一条最优化的盘点路径。

目前的文章多是纯粹的飞行器或无人潜艇的路径规划问题，没有对信息采集结合路径规划的研究。飞行器上搭载信息采集设备不仅需要飞行器在飞行过程中规避障碍物，同时还需要确保信息采集设备能够采集到相应的数据信息。

现阶段没有专门针对UAV+RFID的路径规划问题，大部分针对无人战斗机的路径规划问题是二维的，缺乏足够的灵活性，且没有涉及到信息采集的三维飞行路径的规划。

发明内容

本发明要解决现有技术的上述缺点，提出基于RFID库存盘点的无人机三维路径规划方法。

本发明能够解决UAV+RFID仓库库存信息采集的最优化路径问题，确保在规避障碍物的前提下实现在库存的信息采集。

本发明运用基于二次差分进化和模拟退火的混合蝙蝠算法，提出一种直接在三维平面上求解一条无人机飞行最优路径的方法，主要步骤包括无人机三维路径规划的数学模型建立和UAV+RFID三维路径规划的混合蝙蝠算法设计，最后通过迭代运算输出无人机信息采集的最优路径的可视化结果。

本发明的技术方案为：

所述基于RFID库存盘点的无人机三维路径规划方法，采用以下步骤：

步骤1：搭建飞行网络模型，并建立相应的坐标系：

步骤1.1：以如图1所示的网格的形式标注出UAV的空间任务、空间障碍物以及RFID的感应区域；

步骤1.2：假设UAV从S点出发，到达目的地F点完成盘点任务。在飞行空间中(车间内)存在很多设备以及管道之类的危险区域。在UAV飞行过程中需要避开危险区域。将整个空间飞行路径划分成m个相等的子空间，且有n个飞行候选节点；

步骤1.3：在该三维飞行任务空间建立以起点S为原点，以S点正东方向为 x轴，y轴垂直于x轴且与水平面平行，z轴为过原点且垂直于xoy平面的三维坐标轴Oxyz，如图2所示；

步骤1.4：由图2可得，S点为原点，坐标为(0,0,0)，假设由S点出发到F点经过L₁,L₂,…,L_n,L_i(x_i,y_i,z_i)表示UAV飞行过程中的第i个节点，故UAV飞行全过程的路径可表示为：