一种基于大数据的路径导向方法及系统与流程

本发明涉及路径导向，尤其涉及一种基于大数据的路径导向方法及系统。

背景技术：

1、在路径导向中，目前所采用的方法都需要先遍历目标区域中的所有节点，然后再进行路径导向以及规划，以此完成最优路径的规划，然而在遍历过程中，由于目标区域环境的实时性以及复杂性，如图1所示，为对上述障碍物进行栅格化并分别使用binn算法与移动规则法在首次进入死区时对其进行路径导向覆盖的结果。显然，基于两种算法的计算结果表明，当遍历在椭圆区域附近时均放弃遍历而继续向上移动，直至在首次进入死区时完全遗漏该区域。若为了保证高覆盖率而进行死区逃离，则势必会增加重复率从而使算法整体效率降低。

2、因此，在复杂场景的环境中，往往对于全图的覆盖率较低，而覆盖率低会导致路径总长度过长，有效路径所占比例降低，最终导致运行时间过长。同时，由于凹字形特殊障碍物所形成的区域，在遍历时容易出现路径导向死区的现象，最终导致路径导向无法满足最优路径的规划需求，从而降低了路径规划的精度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于大数据的路径导向方法及系统，解决了现有技术对于全图遍历路径导向覆盖率低以及容易出现覆盖死区现象的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于大数据的路径导向方法，该方法包括以下步骤：

3、s1、获取目标区域的全局地图，其中全局地图包含遍历区域以及障碍物；

4、s2、采用栅格法对全局地图栅格化得到与目标区域相对应的栅格图；

5、s3、以障碍物所在栅格单元为0、非障碍物所在栅格单元为1对栅格图中的所有栅格单元赋予相应的剂量值，构成二维矩阵形式的剂量矩阵；

6、s4、采用binn算法遍历栅格图得到首次路径导向；

7、s5、判断首次路径导向中是否存在未遍历的栅格单元，并构成区域p；

8、若是，则进入步骤s6；

9、若否，则结束；

10、s6、采用binn算法遍历区域p中所有的栅格单元得到末次路径导向；

11、s7、将首次路径导向与末次路径导向合并得到目标区域的全局路径导向。

12、进一步地，在步骤s5中，判断首次路径导向中是否存在未遍历的栅格单元，并构成区域p，具体过程包括以下步骤：

13、s51、读取栅格图中所有剂量值为1的栅格单元，并采用最小二乘法对所有的剂量值为1的栅格单元进行拟合得到若干条线段li，i表示栅格图中线段的个数；

14、s52、计算线段li与首次路径导向中任一条遍历路线的交点on数量，n表示任一条路线与线段li交点的个数；

15、s53、根据交点oi的数量判断栅格图中是否存在未遍历的栅格单元；

16、若n≥2，则栅格图中不存在未遍历的栅格单元，随后返回步骤s52；

17、若n＜2，则栅格图中存在未遍历的栅格单元，随后进入步骤s54；

18、s54、计算线段li在栅格图中的半径r；

19、s55、以线段li所在半径r建立区域p。

20、进一步地，在步骤s52中，具体过程包括以下步骤：

21、s521、设首次路径导向中任一条遍历路线的直线方程和线段li的直线方程分别为y1和y2：

22、y1＝k1x1+b1

23、y2＝k2x2+b2

24、s522、判断遍历路线与线段li是否相交；

25、当k1＝k2时，遍历路线与线段li平行无交点；

26、当k1≠k2时，则进入步骤s523；

27、s523、联立直线方程y1与直线方程y2求出交点的坐标(xi,yi)；

28、s524、根据交点坐标(xi,yi)的求解个数确定交点on的数量。

29、进一步地，在步骤s523中，交点的坐标(x0,y0)的计算公式为：

30、

31、上式中，k1、b1分别表示遍历路线所在直线方程y1中的斜率和截距，k2、b2分别表示线段li所在直线方程y2中的斜率和截距。

32、进一步地，在步骤s54中，半径r的计算公式为：

33、

34、上式中，线段li圆心的坐标为(xo,yo)，线段li上任一点的坐标为(x1,y1)。

35、进一步地，在步骤s6中，具体过程包括以下步骤：

36、s61、在区域p中任意选取一个栅格单元pi作为起点a，令栅格单元pi的剂量值由1降调为0；

37、s62、设定剂量补偿方向中的向上、向下、向左和向右任一方向为主方向，以起点a根据剂量补偿方向对相邻的栅格单元进行剂量补偿，且已遍历过的栅格单元的剂量值自动降调为0；

38、s63、以起点a所在的栅格单元pi沿剂量补偿方向的主方向进行剂量补偿，并记录相对应栅格单元pi的剂量值；

39、s64、通过binn算法以起点a进行路径导向直至遍历区域p中所有的栅格单元。

40、进一步地，在步骤s62中，剂量补偿的表达式为：

41、

42、上式中，τ表示计量补偿值，β表示剂量补偿因数，且0<β<1，x表示未遍历栅格单元的初始剂量值，x表示接受剂量补偿后未遍历栅格单元的剂量值。

43、该技术方案还提供了一种用于实现上述路径导向方法的系统，该系统包括：

44、全局地图获取模块，所述全局地图获取模块用于获取目标区域的全局地图，其中全局地图包含遍历区域以及障碍物；

45、栅格图生成模块，所述栅格图生成模块用于采用栅格法对全局地图栅格化得到与目标区域相对应的栅格图；

46、剂量矩阵构成模块，所述剂量矩阵构成模块用于以障碍物所在栅格单元为0、非障碍物所在栅格单元为1对栅格图中的所有栅格单元赋予相应的剂量值，构成二维矩阵形式的剂量矩阵；

47、首次遍历模块，所述首次遍历模块用于采用binn算法遍历栅格图得到首次路径导向；

48、判断模块，所述判断模块用于判断首次路径导向中是否存在未遍历的栅格单元，并构成区域p；

49、末次遍历模块，所述末次遍历模块用于采用binn算法遍历区域p中所有的栅格单元得到末次路径导向；

50、全局路径导向输出模块，所述全局路径导向输出模块用于将首次路径导向与末次路径导向合并得到目标区域的全局路径导向。

51、借由上述技术方案，本发明提供了一种基于大数据的路径导向方法及系统，至少具备以下有益效果：

52、1、本发明能够对路径导向遍历过程中容易出现的死区现象进行判断识别，并根据由障碍物所构成的凹字形特殊环境所形成的死区进行再次进行遍历，从而实现对于目标区域的全图遍历覆盖，不仅能够提高整体的覆盖率，同时有效降低路径的总长度，提高有效路径的占比，进而规避路径导向出现死区现象，提高了路径规划的精度。

53、2、本发明通过对障碍物所在的栅格单元进行拟合得到若干个线段，并以首次路径导向的遍历路线进行有无交点以及交点的数量作为判断依据，能够对障碍物所在包围区域中的栅格单元是否完全遍历覆盖进行快速判断，从而实现对于栅格图中未遍历的栅格单元进行快速识别。

54、3、本发明能够根据剂量补偿后的剂量值对遍历路径导向进行方向以及路线的规划，并避免再次出现死区以及遗漏的现象，同时根据栅格单元所对应的剂量值完成对于栅格图的全覆盖遍历，进而提高了路径导向的覆盖率。