自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法与流程

技术特征：

1.一种自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，包括：

步骤1，设定自动引导车辆路径的路径特征；

步骤2，将自动引导车辆的路径离散化为特征点和特征方向，特征点是从路径轨迹上取出的有限数量的点，特征方向是特征点的方向；

步骤3，对自动引导车辆路径进行动态划分，将路径的特征点集按行驶顺序划分为四个子集：已过点子集、占用点子集、申请点子集和探测点子集；

步骤4，依据方向包围盒方法检测特征点冲突；

步骤5，预测路径冲突，并在可能发生路径冲突时，调整部分路径以避免冲突；

步骤6，有新的自动导引车辆路径生成时，对新生成的路径执行步骤1和步骤2；

步骤7，按照确定的时间间隔反复执行步骤3到步骤5，直至所有自动引导车辆都到达终点结束运动。

2.如权利要求1所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，步骤3进一步包括：

步骤3.1：自动引导车辆的路径生成后，在第一次动态划分之前，将路径的起始点加入占用点子集，其余点加入探测点子集；

步骤3.2：动态划分开始，此时探测点子集应为空；根据当前的自动引导车辆车身中点位置，将占用点子集中靠近路径起点且到车身中点的距离大于预设值的所有特征点转移到已过点子集中(预设值大于车身长度的一半)，转入步骤3.3；

步骤3.3：根据当前的自动引导车辆车身中点位置和瞬时速度计算最远申请距离，得到路径前方到自动引导车辆车身中点距离小于该距离的最远特征点T；如果该点在探测点子集范围内，转入步骤3.4；否则，该点应在占用点子集范围内，转入步骤3.5；

步骤3.4：如果T点所在的子路径为直行子路径，则将T点自身和探测点子集内排在T点后方的特征点转移到探测点子集；否则，将T点所在子路径的所有特征点全部转移到探测点子集。转入步骤3.5；

步骤3.5：本次动态划分结束，转入路径占用点子集更新阶段；一段时间以后开始一次新的动态划分，转入步骤3.2。

3.如权利要求2所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括以下判断原则：

第i次动态划分后，若路径j的申请点子集中的某个特征点与路径j’的申请点子集中的某个特征点冲突，则认为路径j的申请点子集与路径j’的申请点子集存在冲突关系；

第i次动态划分后，若路径j的申请点子集中的某个特征点与路径j’的占用点子集中的某个特征点冲突，则认为路径j的申请点子集与路径j’的占用点子集存在冲突关系；

第i次动态划分后，若路径j的申请点子集中的某个特征点与路径j’的探测点子集中的某个特征点冲突，则认为路径j的申请点子集与路径j’的探测点子集存在冲突关系；

第i次动态划分后，若路径j的占用点子集中的某个特征点与路径j’的探测点子集中的某个特征点冲突，则认为路径j的占用点子集与路径j’的探测点子集存在冲突关系。

4.如权利要求3所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于：

步骤5所述的路径冲突包括碰撞、逆向死锁和闭环死锁。

5.如权利要求4所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述碰撞的预测方法为：

第i次动态划分后，如果路径j的申请点子集与路径j’的占用点子集冲突，则认为碰撞将要发生。

6.如权利要求5所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述碰撞的消解方法为：

在预测到碰撞将要发生时，不允许路径j的占用点子集更新。

7.如权利要求4所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述逆向死锁的预测方法为：

在第i次动态划分后，路径j的占用点子集与路径j’的探测点子集之间、以及路径j’的占用点子集与路径j的探测点子集之间不同时存在冲突，且路径j的占用点子集和申请点子集的并集与路径j’的探测点子集冲突，且路径j’的占用点子集和申请点子集的并集也与路径j的探测点子集冲突，则认为逆向死锁将要发生。

8.如权利要求7所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于：

所述逆向死锁的消解方法为满足以下约束公式：

αx_ij+α′x_ij′+αα′|1-x_ij-x_ij′|＝0，

α＝(1-σ_ijj′)v_ij′δ_ijj′，α′＝(1-σ_ij′j)v_ij′σ_ij′j；

其中，

δ_ijj’为表示申请点子集C_ij与探测点子集D_ij’冲突关系的0-1变量，若C_ij与D_ij’冲突，则有δ_ijj’＝1，否则δ_ijj’＝0。

σ_ijj’为表示占用点子集R_ij与探测点子集D_ij’冲突关系的0-1变量，若R_ij与D_ij’冲突，则有σ_ijj’＝1，否则σ_ijj’＝0。

v_ij为中间变量，C_ij＝φ时v_ij＝0，否则v_ij＝1。

x_ij为决策变量，在第i次动态划分后，若决定将路径j的申请点子集并入占用点子集，则有x_ij＝1，否则x_ij＝0。

9.如权利要求4所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述闭环死锁的预测方法为：

如果在第i次动态划分后，存在由N条路径构成的序列P＝{j₁,j₂,…,j_N}且同时有下式成立，则认为，若把该序列中所有路径的申请点子集并入占用点子集，将可能在路径序列范围形成闭环死锁：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_{n+1}}+v_{{\mathrm{ij}}_n}{\mathrm{\δ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_{n+1}}\>0,\∀1\≤n\≤N-1\\ {\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{ij}}_N{j}_1}+v_{{\mathrm{ij}}_N}{\mathrm{\δ}}_{{\mathrm{ij}}_N{j}_1}\>0\end{array}\right.$

其中，

δ_ijj’为表示申请点子集C_ij与探测点子集D_ij’冲突关系的0-1变量，若C_ij与D_ij’冲突，则有δ_ijj’＝1，否则δ_ijj’＝0。

σ_ijj’为表示占用点子集R_ij与探测点子集D_ij’冲突关系的0-1变量，若R_ij与D_ij’冲突，则有σ_ijj’＝1，否则σ_ijj’＝0。

v_ij为中间变量，C_ij＝φ时v_ij＝0，否则v_ij＝1。

10.如权利要求9所述的自动化集装箱码头多自动引导车辆路径冲突消解方法，其特征在于，所述闭环死锁的消解方法为：

对于所有可能的路径序列P，都满足：

$\∃n,\left\{\begin{array}{c}{v}_{{\mathrm{ij}}_n}{\mathrm{\δ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_{n+1}}(1-{\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_{n+1}})(1-x_{{\mathrm{ij}}_n})=1,1\≤n\<N\\ v_{{\mathrm{ij}}_n}{\mathrm{\δ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_1}(1-{\mathrm{\σ}}_{{\mathrm{ij}}_n{j}_1})(1-x_{{\mathrm{ij}}_n})=1,n=N\end{array}\right.$

其中，x_ij为决策变量，在第i次动态划分后，若决定将路径j的申请点子集并入占用点子集，则有x_ij＝1，否则x_ij＝0。