一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的制作方法

本实用新型属于除冰机械领域，特别是涉及一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车。

背景技术：

北方地区冬季经常降雪，马路上的积雪若不及时清除，会在低温下被过往车辆反复碾压凝实进而形成坚冰，这种坚冰会导致车辆打滑，造成交通不便，且极难清理，久而久之会形成安全隐患，对人们生活产生极大影响。如何快速清除公路冰雪已经成为保证道路安全和畅通的重要任务，也是北方城市和道路的老大难问题。

目前，我国多采用铺洒融雪剂方式进行除冰；而人行道等狭窄道路，目前采用的除冰技术多是锹铲镐刨，人力除冰。人工法清除冰雪有人力消耗较大，效率低下费用高等缺点，对于大面积结冰状况不能及时处理。融雪剂法主要通过降低冰雪熔点来抑制结冰现象，但对于东北严寒地区，气温经常低于-10℃，冰雪熔点即使降低却仍处于气温之上，因而该方法单独使用便会失效。且对于寒冷地区，融雪剂法受到交通运行条件限制比较大，人力物力成本高以及对环境破坏比较大。

纵观国内外除冰方法，除了人工法，还有机械除冰法，融雪剂法、抑制冻结路面的铺装技术和热力融冰法等。

抑制冻结路面的铺装技术是在路面铺装材料里加入一定量的特殊材料，该特殊材料有一定的变形能力，从而在交通运输负载情况下，因路面变形产生应力使得覆盖的冰层破碎，从而有效抑制路面积雪和结冰。但目前该技术应用范围比较狭窄，需要重新铺装路面的成本也比较高。

热力融冰法是利用热水，电热等产生的热量使冰雪融化，常见有喷洒热水法，发热电缆法。此类方法耗能大，成本高，且对于严寒地区的路面也同样不适用。

机械法是利用机械作业来去除坚冰，目前有冲击破冰、滚轮旋切除冰、“多节鞭”抽打除冰等方法。

冲击破冰机械由主机液压系统驱动振动马达，带动偏心块的旋转，在离心力的作用下，使得振动轮沿圆周径向运动，对冰面同时造成上下、左右方向的应力和切应力，使得振动轮表面凸块切入并挤压冰层，致使冰层断裂剥离达到除冰目的。

滚轮旋切除冰装置由机动车牵引行进，并由装置驱动滚轮旋转，滚轮上的斜齿或直齿相对施压面积进行碾压切刨，使路面硬质冰雪破碎。该机械类似金属切削加工中的铣刀铣削，路面冰雪被一层层分离破碎，有利于硬质冰雪的破碎清除，但铲刃磨损较快，对路面也有一定的破坏作用。

“多节鞭”抽打除冰装置模仿古人兵器“五节鞭”，可以将冰打裂的同时不损伤路面和其它设施。采用特制链条，前端安装吊环，在主机驱动下，链条高速旋转，对路面进行柔性抽打，直到冰层破碎，从而获得除冰效果。

机械法除冰是较为直接有效的方法，其一般装载在除冰机械上。但目前的除冰机械还存在着几个问题：

(1)大型化：无论采用冲击破冰、滚轮旋切除冰还是“多节鞭”抽打除冰，其要想达到预设的除冰效果，必然需要较高功率驱动，而从这点出发，除冰机械的大型化便已是必然，但大型机械会占用较多的道路资源，从而降低通行效率，阻塞交通，影响行车安全且受到路面状况影响较大；

(2)除冰方式单一：现有的除冰机械一般只具有单一的除冰设备，不同时具有两种以上的除冰设备，这就导致了一旦该除冰方法失效，该除冰机械也就毫无用武之地了。

(3)人为操作：司机必须亲自在除冰机械当中操控，而现有的除冰机械保证驾驶室温度的能力不足，尤其是在高寒的东北地区，室外气温有时会在-20℃甚至-30℃以下，司机会因低温而不能持久作业，而无人除冰车则需要面对导航问题及避障问题，在除冰环境较为复杂时，自动无人除冰车往往无法顺利避障到达目标地点处；

(4)成本较高：除冰机械较大、设计结构较为复杂均注定了其成本会居高不下，这也是目前除冰机械应用还不广泛的主要原因之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的是实现一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车，该装置具有路径规划、自主导航、避障以及清除冰面的功能，以解决现有的除冰机械占地大、需人为操作以及成本高的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车，包括：车体和驱动机构，所述车体包括底板、车厢外壳、支撑柱和顶盖，所述驱动机构包括直流电机、麦克纳姆轮和耐低温锂电池，所述底板四个方向的边缘处分别竖向安装车厢外壳，所述支撑柱分别设立于所述底板的四个角处，且将所述车厢外壳连接为一体，所述直流电机和耐低温锂电池安装在所述底板上，所述麦克纳姆轮安装在所述直流电机的输出轴上，所述直流电机和所述麦克纳姆轮由耐低温锂电池供电，

所述车体上还安装有融雪除冰结构、机械除冰机构和自动控制系统，

所述融雪除冰系统，用于根据所述自动控制机构的控制信息播撒融雪剂，包括：步进电机槽、转片、步进电机、融雪剂漏斗和多孔挡板，所述步进电机槽和所述融雪剂漏斗相邻安装在所述融雪系统支架上，所述步进电机安装在所述步进电机槽中，所述转片的旋转部与所述步进电机的输出轴连接，所述多孔挡板设置在所述融雪剂漏斗的下方，当所述融雪除冰机构在非工作状态下时，所述转片的遮挡部遮挡在所述融雪剂漏斗的下端开口处；当所述融雪除冰机构在工作状态下时，所述转片的遮挡部不遮挡所述融雪剂漏斗的下端开口；

所述机械除冰机构，用于根据所述自动控制机构的控制信息铲碎冰层，包括：除冰机构外壳、实心铁柱、空心铁柱、电源线入口、正极电源线、负极电源线、两根可变换电极的电源线、固定线圈、滑动线圈、两道电源线槽、固定臂、滚动轮、连接板和破冰锥，

所述除冰机构外壳安装在所述小车底板的上表面上，所述实心铁柱一体浇筑在所述除冰机构外壳的内顶部，所述实心铁柱设置在所述除冰机构外壳的内下部，所述两道电源线槽相对设置在所述除冰机构外壳的下部内壁上，所述固定臂为所述实心铁柱上端的横向相对延展，且所述固定臂的上部两端安装有所述滚动轮，所述实心铁柱通过所述固定臂和所述滚动轮与所述两道电源线槽滚动连接,所述连接板安装在所述实心铁柱的下端，所述破冰锥设置于连接板的下表面上，

所述固定线圈缠绕在所述空心铁柱的外壁上，所述滑动线圈缠绕在所述实心铁柱的外壁上，且所述固定线圈和滑动线圈的缠绕方向相同，

所述电源线入口设置在所述除冰机构外壳的上端，所述正极电源线、负极电源线和两根可变换电极的电源线的一端连接所述耐低温锂电池，另一端通过所述电源线入口进入所述空心铁柱的内部，其中，所述正极电源线和负极电源线的另一端分别连接所述固定线圈的两端，所述两根可变换电极的电源线的另一端分别连接所述滑动线圈的两端；

所述自动控制机构，用于自动规划路径，并分别向所述驱动机构、融雪除冰机构和机械除冰机构发送控制信息，包括：避障系统和路径规划系统，

所述避障系统包括雷达和四个超声波避障装置，所述雷达安装在所述顶盖的上表面上，所述四个超声波避障装置安装在所述车厢外壳外壁的四个方向上，所述雷达和四个超声波避障装置均用于检测所述车体周围是否有障碍物；

所述路径规划系统，用于将从所述小车控制系统获取的工作区域的实际地图中的道路转换为笛卡尔直角坐标系中的有效路径。

进一步的，所述自动控制机构还包括电机驱动系统、航向检测系统和小车控制系统，

所述电机驱动系统包括有刷电调，所述直流电机通过所述有刷电调与所述耐低温锂电池相连，所述有刷电调用于根据所述小车控制系统的命令控制所述直流电机的转速；

所述航向监测系统安装于所述中央处理器的右侧，其包括gps模块、气压计、陀螺仪、加速度计和磁强计，所述gps模块、气压计、陀螺仪、加速度计和磁强计用于实时检测小车的当前航向，并将航向信息实时传输至所述小车控制系统以辅助校准小车当前航线；

所述小车控制系统，用于根据所述路径规划系统获得的有效路径、所述避障系统和航向监测系统的反馈信息控制所述电机驱动系统工作、停止或控制所述驱动机构转向，并控制所述融雪除冰机构和机械除冰机构工作。

所述驱动机构，用于根据所述自动控制机构的控制信息驱动除冰车行走、停止及转向。

进一步的，所述机械除冰机构还包括限位板，所述限位板安装在两道电源线槽的下端。

进一步的，所述除冰车还包括高级控制系统，所述高级控制系统安装于所述底板上，用于从远端接收并向所述自动控制机构下发控制指令，所述控制指令包括任务指令、临时指令和数据申请指令，并向远端上传所述除冰车的常规状态信息、错误报告、对数据申请的回复。

进一步的，所述耐低温锂电池还向所述融雪除冰机构、机械除冰机构和自动控制机构供电。

本实用新型的有益效果在于：小车能够根据指定的路径，开始导航作业；小车在行驶过程中能够通过导航系统和避障系统行驶至指定地点，不会与障碍物碰撞或偏离航向；小车体积小，不占道，不会影响通行效率，而造成交通堵塞；小车采用两种除冰方式混合使用，先以融雪剂疏松冰面，而后通过破冰锥破裂冰面，解决了现有除冰车除冰方式单一、除冰效率低的问题；能够在行进过程中自动避障。

附图说明

图1为本实用新型的一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的结构示意图；

图2为本实用新型的一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的内部结构示意图；

图3为本实用新型的一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的底部结构示意图；

图4为融雪除冰机构的结构示意图；

图5为机械除冰机构的结构示意图；

图6为本实用新型的一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的另一种视角的结构示意图；

图7为路径规划方法的流程图；

图8为路径规划具体示意图；

图9为每两个除冰点之间的最短距离的算法流程图；

图10为路径搜索采用的分支限界法的算法流程图；

图11为显示操作界面的示意图；

图12为本实用新型的一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车的控制逻辑框图；

图13为自动控制机构内部的控制逻辑框图。

其中，1为车体，101为底板，102为车厢外壳，103为支撑柱，104为顶盖，105为融雪系统支架，2为驱动机构，201为直流电机，202为麦克纳姆轮，203为耐低温锂电池，4为融雪除冰机构，401为步进电机槽，402为转片，403为步进电机，404为融雪剂漏斗，405为多孔挡板，5为机械除冰机构，501为除冰机构外壳，502为实心铁柱，503为空心铁柱，504为电源线入口，505为正极电源线，506为负极电源线，507为两根可变换电极的电源线，508为固定线圈，509为滑动线圈，510为两道电源线槽，511为限位板，512为固定臂，513为滚动轮，514为连接板，515为破冰锥，6为自动控制机构，601为电机驱动系统、60101为有刷电调，602为避障系统、60201为雷达，60202为四个超声波避障装置，603为航向检测系统、60301为gps模块，60302为气压计，60303为陀螺仪，60304为加速度计，60305为磁强计，604为小车控制系统，605为路径规划系统，7为高级控制系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-图6以及图12-图13所示，本实用新型提供了一种除冰方式混合使用的可导航避障的除冰车，包括：车体1和驱动机构2，车体1包括底板101、车厢外壳102、支撑柱103和顶盖104，驱动机构2包括直流电机201、麦克纳姆轮202和耐低温锂电池203，底板101四个方向的边缘处分别竖向安装车厢外壳102，支撑柱103分别设立于底板101的四个角处，且将车厢外壳102连接为一体，直流电机201和耐低温锂电池203安装在底板101上，麦克纳姆轮202安装在直流电机201的输出轴上，直流电机201和麦克纳姆轮202由耐低温锂电池203供电，

车体1上还安装有融雪除冰结构4、机械除冰机构5和自动控制系统6，

融雪除冰系统4，用于根据自动控制机构6的控制信息播撒融雪剂，包括：步进电机槽401、转片402、步进电机403、融雪剂漏斗404和多孔挡板405，步进电机槽401和融雪剂漏斗404相邻安装在融雪系统支架105上，步进电机403安装在步进电机槽401中，转片402的旋转部与步进电机403的输出轴连接，多孔挡板405设置在融雪剂漏斗404的下方，当融雪除冰机构4在非工作状态下时，转片402的遮挡部遮挡在融雪剂漏斗404的下端开口处；当融雪除冰机构4在工作状态下时，转片402的遮挡部不遮挡融雪剂漏斗404的下端开口；

机械除冰机构5，用于根据自动控制机构6的控制信息铲碎冰层，包括：除冰机构外壳501、实心铁柱502、空心铁柱503、电源线入口504、正极电源线505、负极电源线506、两根可变换电极的电源线507、固定线圈508、滑动线圈509、两道电源线槽510、固定臂512、滚动轮513、连接板514和破冰锥515，

除冰机构外壳501安装在小车底板101的上表面上，实心铁柱502一体浇筑在除冰机构外壳501的内顶部，实心铁柱502设置在除冰机构外壳501的内下部，两道电源线槽510相对设置在除冰机构外壳501的下部内壁上，固定臂512为实心铁柱502上端的横向相对延展，且固定臂512的上部两端安装有滚动轮513，实心铁柱502通过固定臂512和滚动轮513与两道电源线槽510滚动连接,连接板514安装在实心铁柱502的下端，破冰锥515设置于连接板514的下表面上，

固定线圈508缠绕在空心铁柱503的外壁上，滑动线圈509缠绕在实心铁柱502的外壁上，且固定线圈508和滑动线圈509的缠绕方向相同，

电源线入口504设置在除冰机构外壳501的上端，正极电源线505、负极电源线506和两根可变换电极的电源线507的一端连接耐低温锂电池203，另一端通过电源线入口504进入空心铁柱503的内部，其中，正极电源线505和负极电源线506的另一端分别连接固定线圈508的两端，两根可变换电极的电源线507的另一端分别连接滑动线圈509的两端；

自动控制机构6，用于自动规划路径，并分别向驱动机构2、融雪除冰机构4和机械除冰机构5发送控制信息，包括：避障系统602和路径规划系统605，

避障系统602包括雷达60201和四个超声波避障装置60202，雷达60201安装在顶盖104的上表面上，四个超声波避障装置60202安装在车厢外壳102外壁的四个方向上，雷达60201和四个超声波避障装置60202均用于检测车体1周围是否有障碍物；

路径规划系统605，用于将从小车控制系统604获取的工作区域的实际地图中的道路转换为笛卡尔直角坐标系中的有效路径。

具体的，本实用新型的除冰车，车体1为小型车体，大部分机构安装在车厢外壳102围成的范围内，为了实现小车的基本功能——前进、后退和转弯，本实用新型没有选用复杂的转弯机构，而是借由麦克纳姆轮202实现小车转弯，麦克纳姆轮202结构紧凑，运动灵活，是一种很成功的全方位轮，本实用新型采用了四个麦克纳姆轮202和四个直流电机201进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能，相对于现有的除冰车，节省了更多的空间，可以实现更多的功能模块的加装，以增强本除冰车的功能。耐低温锂电池203可以在-40℃以上自由充放，可以满足我国北方绝大部分地区的需要。直流电机201、麦克纳姆轮202均通过有刷电调与耐低温锂电池203连接，由自动控制机构6对有刷电调进行控制，以实现对驱动机构2的控制。

当小车行进至指定除冰路段时，自动控制机构6的计时系统开始计时，同时通过步进电机403转动，带动转片402转动一定角度，使得位于转片402上方的融雪剂漏斗404中的融雪剂颗粒通过漏斗下方的多孔挡板405撒到地面，在此过程中，小车通过四个直流电机201驱动的四个麦克纳姆轮202保持匀速行驶，将融雪剂均匀播撒到冰层上方。当行驶完成当前指定路段后，自动控制机构6控制步进电机403反向转动，带动转片402转动从而封闭融雪剂漏斗404的下口，停止播撒融雪剂。当计时系统到达设定的融雪剂除冰有效时间3min时，小车反向寻迹回到出发点，到达出发点后启动机械除冰机构5。由融雪剂融冰实验可知，融雪剂对冰层的腐蚀程度与时间成正相关，并且腐蚀过后，冰层变为疏松多孔的蜂窝状，更容易被尖锐多刺的破冰锥515破碎。

机械除冰机构5的工作流程可分为三个：缓程、冲程、回程。

缓程：首先同时向固定线圈508与滑动线圈509通电，电流通过固定线圈508后产生强大的磁场，调节两根可变换电极的电源线507的极性，使得滑动线圈509的通电方向与固定线圈508的通电方向相反。由于固定线圈508与滑动线圈509的缠绕方式相同，电流通过方向相反，产生的磁场互斥，因此空心铁柱503对实心铁柱502产生斥力，实心铁柱502借由滚动轮513向下滑动，实心铁柱502由于质量较大，向下冲击会由于惯性较大而产生较强的冲击力；

冲程：破冰锥515由连接板与实心铁柱502连接在一起，表面分布多个尖锐圆锥体，借由实心铁柱502的惯性向下冲击，可迅速破冰；

回程：冲程结束后，由自动控制机构6控制两根可变换电极的电源线507的极性互换，使滑动线圈509的电流反向，并且降低电流强度，此时滑动线圈509的通电方向与固定线圈508的通电方向相同，产生的磁场相吸，实心铁柱502被向上拉升，回到原位，为下一次冲程做准备。

机械除冰机构5还包括限位板511，限位板511安装在两道电源线槽510的下端。限位板511用于限制滚动轮513的滚动范围，进而限制通过固定臂512连接滚动轮513的实心铁柱502的作动范围，防止实心铁柱502从除冰机构外壳501中脱离。

参照图13所示，在本部分优选实施例中，自动控制机构6还包括电机驱动系统601、航向检测系统603和小车控制系统604，

电机驱动系统601包括有刷电调60101，直流电机201通过有刷电调60101与耐低温锂电池202相连，有刷电调60101用于根据小车控制系统604的命令控制直流电机201的转速；

航向监测系统603安装于中央处理器301的右侧，其包括gps模块60301、气压计60302、陀螺仪60303、加速度计60304和磁强计60305，gps模块60301、气压计60302、陀螺仪60303、加速度计60304和磁强计60305用于实时检测小车的当前航向，并将航向信息实时传输至小车控制系统604以辅助校准小车当前航线；

小车控制系统604，用于根据路径规划系统605获得的有效路径、避障系统602和航向监测系统603的反馈信息控制电机驱动系统601工作、停止或控制驱动机构2转向，并控制融雪除冰机构4和机械除冰机构5工作。

驱动机构2，用于根据自动控制机构6的控制信息驱动除冰车行走、停止及转向。

具体的，电机驱动系统601采用有刷电机电子调速机以下简称有刷电调60101，通过输出pwm信号控制直流电机201转速。有刷电调60101具有输出直流电机201转速反馈控制，能够稳定地控制直流电机201转速，而pwm信号具有抗干扰能力强等优点。

避障系统602的设计，本实施例同时采用了雷达60201和四个超声波避障装置60202，为高配版。在低配版的智能除冰车中，可以选择将雷达60201去掉，单独保留四个超声波避障装置60202。在检测到中等距离有障碍物时，小车将选择减速，并且侧向前进避让物体；当避障系统602检测到近距离有障碍物时，避障系统602会将周边扫描数据传至小车控制系统604，进而小车控制系统604控制电机驱动系统601将直流电机201停转，小车将会紧急刹车，而后小车控制系统604通过电机驱动系统601控制直流电机201重新运转，并同时控制麦克纳姆轮202转弯，使小车向没有障碍物的方向前进。在四周均有障碍物时，小车将向高级控制系统7发送相应的指令，由高级控制系统7进行对复杂情况的准确判断。在高配版小车上，加装的雷达60201为红外雷达，其能够检测附近状况，红外雷达具有更高的采样频率以及准确性，可以配合其他装置测量生成准确路况，并将准确路况发送给高级控制系统7，为后来车辆提供准确的路况信息。

603小车包括gps模块60301、气压计60302、陀螺仪60303、加速度计60304和磁强计60305，其中，gps模块60301可以实时输出小车的定位信息，气压计60302可以实时输出测量到的小车所在海拔高度信息，陀螺仪60303和加速度计60304可以实时获取并输出小车当前的航向和姿态，磁强计60305用于实时测定小车当前朝向的方位，以上信息均传输至小车控制系统604，并经小车控制系统604传输至高级控制系统7，而后高级控制系统7将以上信息转发至操作人员面前的人机交互系统，从而使人机交互系统面前的操作人员直观地看到小车目前的状况，并通过双目设计相机303探查小车目前所在环境，从而在小车遇到意外情况时能够做出正确地决策。且在小车遭遇意外情况时，小车控制系统604会及时地通过高级控制系统7向人机交互系统发送错误报告，及时向操作人员申请救援。需要注意的是，人机交互系统即客户端，不是小车上的一个部件，而是一个远端控制台，具有显示屏和相关输入按键，显示屏可以实时显示小车当前所在位置和各系统当前状态。

参照图7-图8所示，路径规划系统605，在从小车控制系统604获取的工作区域的实际地图中选取左下角的边界点为坐标原点，以正东方向为x轴，正北方向为y轴建立笛卡尔直角坐标系，将现实地图中的道路全部抽象成直线，并称之为有效路径，然后根据实际地图将这些直线按照比例尺映射到该坐标系当中之后可利用坐标转换矩阵将其转换为gps坐标，即利用一条坐标系中的直线代替道路，至此完成地图模型的构建。

参照图7所示，当操作人员通过人机交互系统选取需要进行除冰操作的地点时，首先要求操作人员选中需要除冰的地点所在的具体街道，并要求进行确认，然后操作人员点击需要除冰的具体地点a，获取得到该坐标以及所指定的街道后，人机交互系统，将该部分数据发送给服务器端，服务器获得数据后，过a点向直线l做垂线，垂足即为有效路径上的除冰地点，通过计算即可获得该地点。

计算最优路径工作可以位于高级控制系统7中，在本实施例中该计算则是位于服务器当中，利用服务器作为人机交互系统和高级控制系统7间的桥梁负责数据的更新存储，以及人机交互系统与中央处理器301之间的通讯。首先当用户从人机交互系统发送请求时，服务器端接受来自人机交互系统的数据即除冰地点坐标和指定街道，通过上述求解即可获得除冰地点在有效路径上的坐标，求解最优路径的过程分为两大部分，第一部分为求解每两个除冰地点之间的最短距离，第二部分利用第一部分得到的数据构成一个图g(v,e)，其中v表示图中节点集合，代表除冰地点，e表示节点之间的边的集合，代表两个点之间的距离，然后在该图上求解tsp问题travelingsalesmanproblem，又译为旅行推销员问题。

第一部分具体过程：首先由地图模型求解得到所有道路交叉点的坐标，根据地图构建图模型g1(v1，e1),其中v1为图中节点集合，每个节点代表地图中的一条道路，e1为图中边的集合，每条边代表其所连的两个节点所代表的两个街道之间有交叉点，即一条道路可以通过交叉点到达另一条道路，边上记录两个节点代表道路交叉点的坐标。然后由图g1分别求解每两个除冰地点之间的距离，由于上一步中已经获得每个除冰地点所在的街道，所以问题转换为在图g1中求解两个节点之间的最短路径，从一个街道到另一个街道之间的距离可以通过两个交叉点之间的距离进行计算，对于起始点，计算距离时，为该点到路径上第一个交叉点之间的距离，如图8所示，从a到d的示意路径距离为：

|ab|+|bc|+|cd|

点之间的距离可由已知坐标求出。

求解两点之间最短路径问题，采用dijkstra算法迪杰斯特拉算法，算法流程图如图9所示，通过该算法可以求得每两个除冰点之间的最短距离。

第二部分：由第一部分得到的数据构建图g(v,e)，其中v表示图中节点集合，代表除冰地点，e表示节点之间的边的集合，代表两个点之间的距离，在该图上利用分支定界算法求解tsp问题。因为该问题实际上是在所有可行的路径上进行搜索得到一条最短路径，所以利用转换为解决树搜索问题，即在由所有可能的路径构成的树中进行搜索，得到一条最短路径，其中树的根节点即为起始节点，在搜索过程中即可使用分支限界法，具体的算法流程图如图10所示。

至此，可以求出一条包含所有除冰地点的最短路径，并在计算过程中保存路径中所有交叉点的坐标，服务器将这条路径以及坐标发送给小车。

小车控制系统604管理所有车载设备，并且接受来自高级控制系统7的指令。通讯方式为全双工对等通讯。高级控制系统7发送出的控制指令分为三种：任务指令、临时指令和数据申请指令。自动控制机构6发送出的信息分为三种：常规状态信息、错误报告和对数据申请的回复。其中：任务指令是在小车接受任务时，即下发的指令。其中包括航点、巡航速度、任务选择；临时指令信息是小车在行驶过程中，由于种种原因临时发送的，其优先级高于任务指令，临时指令执行完成后，小车将继续执行任务指令；数据申请指令是在任何时候均可以向小车发送的，目的是获取车辆的状态信息；常规状态信息，是因为通信速率有限，为保证重要信息及时传递，车辆仅定时向高级控制系统发送简单必要的信息，其余信息只在收到信息申请指令后发送；错误报告是小车遇到不可克服的故障时，向高级控制系统申请处理方案的信息；数据申请回复，是小车接收到数据申请指令之后，回复的数据。每条指令与信息为一个数据包，由固定的字节构成，与帧头、帧尾、校验值共同构成。

参照图12所示，在本部分优选实施例中，除冰车还包括高级控制系统7，高级控制系统7安装于底板101上，用于从远端接收并向自动控制机构6下发控制指令，控制指令包括任务指令、临时指令和数据申请指令，并向远端上传除冰车的常规状态信息、错误报告、对数据申请的回复。

具体的，参照图12所示，本实施例中，除冰车为无人除冰车，其具备有一人机交互界面，但人机交互界面不在车上，而是在一个固定地点的工作站中，由工作人员进行命令下达。在如图11所示的人机交互界面的显示操作界面中，本实用新型使用java编程语言在eclipse编译器完成了ui的设计。用jframe类作为界面的框架，并在jframe类中左右放置了两个jpanel类的对象。左侧的jpanel对象放置了一些组件用来显示小车的速度、方向、当前小车和用户信息。右侧的jpanel显示地图。同时使用了jmenubar、jmenu、jmenuitem类完成了一个菜单栏。

具体的，高级控制系统7总体而言，就是起到通讯和高级控制的作用，为了实现其通讯功能，本实用新型使用了java提供的socket编程接口在应用层完成了网络编程。我们使用了runnable和thread类来实现多线程技术从而使服务器的程序可以同时接受多个客户的请求。同时，我们设计的协议有以下字段：host，code，fuction。host用于指明数据的发送方。code用于指明发送方的用户密码，以验证身份。fuction用于指明所发送数据的作用。每个数据包都需要有fuction，和host字段来标明这个数据包的发送方和作用。code字段是不一定要有的。具体来说fuction字段的值有八个，分别为require,permission,build,move，location，getpicture，cease，picutre，disconnect。这八个值对应的含义分别是：请求连接建立、允许连接建立、连接建立确认、命令小车移动、小车向服务器上报坐标、获得小车摄像头的图片、停止获得小车摄像头的图片、小车向服务器发送图片，断开连接。三次握手的具体实现方式如下：首先人机交互系统，向服务器发送require命令，连同发送host码和code码以验证身份；之后服务器确认身份之后返回permission命令，允许连接。如果用户输入的密码有误则不进行第二次握手；之后客户端在返回build命令，通告服务器客户端已经准备好。其中，依照elgamal的加密原理，用java实现了elgamal类。该类提供了能够加密和解密的函数可供调用。在发送数据之前用该函数对数据进行加密。

其中报文格式为：

1.第一次握手

host：xxx

code：xxx

fuction:require

第二次握手

host:xxx

fuction:permission

第三次握手

host：xxx

fuction:build

之后的数据

host:xxx

fuction:xxx

xxxxxx(data)

在本部分优选实施例中，耐低温锂电池203还向融雪除冰机构4、机械除冰机构5和自动控制机构6供电。