Реферат: Система автовождения карьерного автосамосвала

Программная реализация этого алгоритма выполнена на Ассемблере. Этот язык программирования выбран по тому, что программы разработанные на нём обладают наибольшим быстродействием и занимают минимальный объем памяти. Языки высокого уровня не смогут обеспечить требуемое быстродействие (размер программы не критичен) и содержат внутренние ошибки не поддающиеся устранению.

2.2 Сглаживание поворотов.

По окончании первичного планирования траектории (п 2.1) мы будем иметь предварительную траекторию, представляющую собой ломанную, каждое из звеньев которой повёрнуто на угол ±45⁰ относительно предыдущего звена. Данная траектория имеет низкое качество по сравнению с достижимой, поэтому требуется произвести сглаживание («срезание углов»). Именно это и будет выполнятся при вторичном планировании.

В целях экономии времени, алгоритм сглаживания будет запускаться для ближайшего поворота (как исключение и для следующего). При сглаживании программа будет пытаться провести траекторию между любыми двумя точками до начала ближайшего поворота и после его окончания. Для повышения быстродействия программа начнёт с минимального сглаживания (малое удачное сглаживание более вероятно), а затем попытается удлинить отрезок сглаживания. Попытки «срезать угол» будут прекращены как только исчезнет возможность осуществить сглаживание. Отрезок сглаживания будет проводится через клетки на которых возможно нахождение центра самосвала и ориентация самосвала в любом направлении.

В результате удачного сглаживания (рис.2.3 - 2.5), вместо поворотов на ±45⁰ возникнут два поворота на угол менее 45⁰ и отрезок сглаживания, длина которого будет меньше суммарной длины всех частей ломанной, расположенных между концами отрезка сглаживания. В связи с тем, что в программу, выполняющую первую стадию планирования не заложены повороты на эти углы (j₁ и j₂ ), алгоритм сглаживания по формулам должен будет определить точку начала поворота (r₁ и r₂ ). Указанные на рис. 3.3 величины найдём по формулам2.1 - 2.5.

(2.1);

j₁ =arccos (2.2);

j₂ =arccos (2.3);

r₁ =R*tg(j₁ /2) (2.4);

r₂ =R*tg(j₂ /2)(2.5).

В случае поворота, изображенного на рисунке 2.4, величины, его определяющие, рассчитаем по формуле 2.6 и 2.7:

j=arctg(2.6)

(2.7).

Как в первом, так и во втором случаях линия l проводится таким образом, чтобы она не проходила через клетки, на которые запрещён въезд самосвала.В случае для рисунка 2.6 по формулам 2.8 и 2.9: (2.8);

j=arctg(2.9).

Возможна ситуация, когда конец сглаживания поворота совпадает с началом сглаживания следующего поворота (рис 2.6). В этом случае угол (j₅ ) между отрезками сглаживания l₁ иl₂ вычисляется по формуле 2.7, а упреждение поворота по формуле 2.4 (2.5), но с j₅ вместо j₂ ,

В случае, если сглаживание данного поворота произвести не удалось, то начинать поворот требуется на одну дискрету раньше точки излома на карте (при до поворота движении параллельно осям

координат), и на три дискреты раньше при движении до поворота под углом к осям. Таким образом r_парр =1,875м (округлим до 2 м), а r_{подуглом} =4,375 м (округлим до 4,5 м). В связи с тем, что реальная ориентация самосвала перед сглаживанием будет отличаться от фиксированной, требуется корректировать углы на которые должен повернуть самосвал и расстояния которые он должен проехать до поворота, что бы выйти на най денный отрезок сглаживания. В приведённых ниже рисунках (2.7 а, б, в, г ) и формулах введены следующие обозначения: j’ - угол между направлениями планируемом до поворота траектории и реальной ориентацией самосвала; j - угол между направлением планируемой траектории и отрезком сглаживания; c - угол между реальным направлением самосвала и отрезком сглаживания; х - реальное расстояние до поворота; k - количество дискрет до излома; d -длина одной дискреты. Методика выбора формулы для расчёта данных коррекции приведена в таблице 2.1.

В отличие от алгоритма первичного планирования траектории (п. 2.1), алгоритм сглаживания поворотов должен быть реализован на языках высокого уровня, располагающими библиотеками математических функций и позволяющих выполнять действия над данными разных типов.

Таблица 2.1. Выбор расчётных формул для получения данных коррекции

Номер рисунка	Формула для вычисления c	Формула для вычисления х
2.8 а	c=j-j’	х=kd*sin(j)/sin(c)
2.8 б	c=j+j’	х=kd*sin(j)/sin(c)
2.8 в	c=j-j’	х=1.41*kd*sin(j+45)/sin(c)
2.8 г	c=j-j’	х=1.41*kd*sin(j-45)/sin(c)

2.3 Планирование траектории в зоне разворота

и около точки разгрузки.

К месту разгрузки самосвал должен подъезжать задним ходом, однако максимум расстояния в местах разгрузки он проезжает передним ходом следовательно, системе автовождения самосвала требуется определить координаты точки смены направления движения и точек сопряжения разных участков траектории, кроме того система автовождения должна заранее располагать части траектории на местности, чтобы предусмотреть и избежать наезды на препятствия и въезды в зоны, не определяемые как препятствия.

Планирование смены направления в местах разгрузки самосвала имеет следующие трудности:

-вероятностный характер координат и направления последнего

прямого участка движения передним ходом;

-высокие требования (в связи с необходимостью повысить безопасность) к точности траектории движения задним ходом и высокие требования к точности определения координат конца участка движения задним ходом

-необходимость минимизации суммарной длины отрезка до смены переднего хода на задний и длины отрезка движения задним ходом;

-ограничения на предельную длину отрезка движения задним ходом;

В связи с условиями, приведёнными выше точка смены направления должна выбираться по следующим критериям:

1) Участок движения задним ходом должен быть кратчайшим.

2) Движению до и после реверса не должны мешать препятствия.

3) Точка смены направления должна быть как можно ближе к месту разгрузки.

4) Автомобиль не должен покидать пределы рабочей площадки.