[发明专利]一种基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法

权利要求书

1.一种基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取路网结构信息以及该路网上所有车辆的位置，生成动态拓扑图；

步骤2，结合动态拓扑图以及已规划的其它车辆路径的时间窗信息，采用带时间窗的A*算法规划当前车辆从起始节点到目标节点的全局路径，并基于车辆动力学模型计算车辆遵循全局路径行驶时的时间窗；

步骤3，对于当前车辆的全局路径在其经过的路口处进行分割，将全局路径分割为多个路径段，将分割后的路径段逐段下发给当前车辆执行，即当前车辆执行完前一个路径段后到达该路径段的出口停止等待，直到下一个路径段下发后再执行下一个路径段，直至所有路径段都执行完；

步骤4，根据当前车辆到达前一个路径段的出口时，实际时刻和理想时刻之间的差异，对下一个路径段的时间窗进行调整，所述理想时刻即步骤2计算得到的车辆离开路径段的时刻，具体如下：

1)若实际时刻与理想时刻差值的绝对值小于等于5秒，则下一个路径段直接下发不做时间窗调整；

2)若实际时刻早于理想时刻Δt秒，Δt为设定值，并且当前车辆到达前一个路径段的出口时无其他车辆等待或者当前车辆的优先级最高，则将下一个路径段的时间窗都减去Δt秒；

3)若实际时刻早于理想时刻Δt秒，但在前一个路径段的出口处有其他车辆并且其他车辆的优先级高于当前车辆，若等待优先级比当前车辆高的其他车辆通过的时间为k秒，则将下一个路径段的时间窗都减去Δt-k秒。

2.根据权利要求1所述基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，获取路网结构信息，将路网上的道路段映射为拓扑图上的节点，道路段之间的连接以及驶入驶出关系映射为拓扑图上的边，生成初始的动态拓扑图；

步骤1.2，计算所有边的权值，具体为：当边前后两侧的道路段均为直行道时，边的权值为0；当边左右两侧的道路段均为直行道时，边的权值为50；当前后两侧的道路段一个为直行道另一个为弯道时，边的权值为20；

步骤1.3，计算所有节点的权值，具体为：当节点上未停靠车辆时，节点的权值为该节点对应的道路段的长度；当节点上停靠车辆时，节点的权值为Weight＝Length*(1+2^K)，其中，Weight表示节点的权值，Length表示节点对应的道路段的长度，K表示节点上停靠的车辆的数目，K≥1；

步骤1.4，将边的权值、节点的权值与初始的动态拓扑图结合起来，得到动态拓扑图。

3.根据权利要求1所述基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法，其特征在于，步骤2所述采用带时间窗的A*算法规划当前车辆从起始节点到目标节点的全局路径中，将全局路径视为依次连接的若干节点，在第n个节点的离开时刻规划第n+1个节点时增加时间维度的约束条件：

条件1，对于当前车辆而言，选择第n个节点的邻接节点作为第n+1个节点，且第n个节点的邻接节点中不包括第n-1个节点；

条件2，对于当前车辆而言，其在第n+1个节点的进入时刻至离开时刻的时间窗内未被其他已规划好的车辆的全局路径占用。

4.根据权利要求1所述基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法，其特征在于，步骤3所述路口包括十字路口和T型路口。

5.根据权利要求1所述基于带时间窗A*改进的多车路径规划方法，其特征在于，步骤4所述优先级最高指的是车辆的理想时刻最早。