一种AGV车辆障碍闭环处置系统及方法

本技术涉及移动机器人导航与安全，特别涉及一种agv车辆障碍闭环处置系统及方法。

背景技术：

1、自动导引运输车（agv）通常根据预先建立的地图和路径执行从起点至终点的运输任务。在仓储、柔性制造、园区配送、实训展示及人员协作等场所，agv需要在运行过程中获取周围障碍信息并采取减速、避让或停车措施。

2、现有agv避障方案多依据单帧测距结果、固定安全扇区或固定距离阈值进行处理。当激光雷达反射、局部遮挡、短时行人经过、可移动货物停放或定位漂移产生异常感知结果时，系统容易将暂时性异常作为持续障碍，导致不必要的停车或绕行；反之，也可能因单一传感器异常而未能及时采取安全动作。

3、现有方案通常将每次检测到的障碍点、障碍簇或占用栅格作为直接处理对象，缺少将同一候选障碍在多个采样帧、不同传感器证据及处置过程中的信息关联为统一管理对象的机制。因此，难以对障碍的形成、确认、处置和消退进行连续记录，也难以在后续路径恢复或多车协同中引用同一障碍的状态。

4、另外，临时障碍与静态地图变更的处理目标不同。将短时停留的人员或货物直接写入静态地图，会造成地图不断累积错误信息；若仅依据瞬时障碍位置进行绕行而没有事件状态管理，也难以记录障碍出现、确认、处置和消退的过程。

5、agv绕过障碍后，现有方案通常在车辆靠近原规划路径时即恢复路径跟踪。该方式未同时校验车辆航向、速度、感知可用状态和障碍是否已离开回归位置，容易造成路径恢复时的方向突变、再次进入障碍影响区域或在感知能力下降时继续自动行驶。

6、此外，人员协作区、窄通道、装卸区和交叉路口的风险不同。若所有区域使用同一安全阈值和绕行策略，可能在窄通道产生频繁绕行，也可能在人员协作区因策略过于激进而影响运行安全。因此，需要一种能够区分任务区域、对障碍进行事件化管理、评价感知可用状态并验证路径恢复条件的agv闭环处置方案。

技术实现思路

1、本技术提供了一种agv车辆障碍闭环处置系统及方法，用于解决agv障碍误判、临时障碍与地图更新冲突、绕障后路径恢复可靠性不足以及不同区域安全策略无法区分的问题。

2、本技术的技术方案如下：

3、一方面，本技术提供一种agv车辆障碍闭环处置系统，包括：

4、调度控制平台，所述调度控制平台被配置为：根据起点至终点的任务路径和任务路径经过区域的区域属性，生成对应的任务语义配置；

5、导航感知单元，所述导航感知单元被配置为获取agv周围环境信息和车辆位姿信息；

6、车载控制器，所述车载控制器被配置为：依据所述环境信息建立障碍事件对象，并对所述障碍事件对象执行待核验、已确认、处置中和待消退的生命周期管理；

7、对所述障碍事件对象进行障碍真实性的可信评价，并对所述导航感知单元进行agv自主控制能力的感知健康度评价；根据所述任务语义配置、可信评价结果、感知健康度评价结果和生命周期状态，生成减速、局部绕行或停车的运行控制指令，或者输出人工接管请求。

8、进一步的，所述任务语义配置至少包括区域标识、最大允许速度、安全裕量、自动绕行许可、停车优先级、人工接管权限和事件上报等级中的两项或多项；所述区域属性至少包括人员协作区、装卸区、窄通道、交叉路口、观察展示区和紧急疏散区中的一种。

9、进一步的，所述障碍事件对象作为对动态障碍进行连续状态表征和管理的动态障碍状态对象，包括事件编号、候选障碍位置、形成时间、证据数据、可信度、处置策略、生命周期状态、处置过程记录和障碍事件数字指纹；所述处置过程记录至少关联生命周期状态转换信息、可信评价结果、感知健康度评价结果、运行控制指令和回归凭据验证结果，以形成对应障碍事件对象的处置证据链；所述生命周期状态至少包括待核验状态、已确认状态、处置中状态和待消退状态。

10、进一步的，所述可信评价结果由跨帧持续度、轮廓一致性、定位质量、多源证据一致度和区域风险中的至少三项获得；当所述可信评价结果低于第一阈值时，所述车载控制器控制agv减速并提高复测频率；当所述可信评价结果达到第二阈值且满足碰撞风险条件时，所述车载控制器控制agv执行局部绕行、停车等待或异常上报，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。

11、进一步的，所述待核验状态的障碍事件对象仅用于即时安全控制且不更新静态地图；在同一障碍事件对象于多个独立任务中满足预设确认条件，并经人工确认或自动核验为长期存在对象时，所述调度控制平台将该障碍事件对象生成静态地图补丁。

12、进一步的，所述感知健康度评价基于激光雷达点云有效率、近距测距有效率、融合定位残差、视觉可见度和通信链路质量中的至少三项进行；所述车载控制器根据感知健康度在正常模式、降级模式和保护模式之间切换，所述降级模式限制最大速度、扩大安全裕量并提高复测频率，所述保护模式禁止自动绕行并控制agv停车上报。

13、进一步的，所述回归凭据至少包括全局参考路径段标识、回归区域、允许横向偏差、允许航向偏差、允许速度范围、最低感知健康度、障碍事件状态要求和有效期；所述车载控制器在agv位于所述回归区域、横向偏差和航向偏差满足允许范围、当前速度处于所述允许速度范围、感知健康度不低于所述最低感知健康度且障碍事件对象满足所述障碍事件状态要求时，恢复全局参考路径跟踪。

14、进一步的，所述任务交互终端构建数字孪生监控界面，所述数字孪生监控界面显示agv实时位姿、全局参考路径、局部绕行路径、障碍事件编号、障碍事件生命周期状态、感知健康度和安全模式；所述数字孪生监控界面发出的人工处置指令携带事件编号和有效期。

15、进一步的，所述调度控制平台包括障碍事件历史记录管理单元，所述障碍事件历史记录管理单元用于存储障碍事件对象的事件编号、任务编号、候选障碍位置、证据数据、生命周期状态、处置策略、回归凭据和处置结果，并按照事件编号或任务编号进行查询和追溯。

16、进一步的，所述调度控制平台用于在多个agv执行任务时，根据多个agv对应障碍事件对象的空间范围、生命周期状态和任务语义配置，生成关键区域的通行顺序或通行限制；所述多个agv在进入所述关键区域前分别校验对应的通行条件、感知健康度和障碍事件对象状态。

17、进一步的，所述障碍事件数字指纹至少包括空间位置、时间信息、轮廓特征、运动趋势、传感器来源和历史出现次数；所述调度控制平台或车载控制器基于所述障碍事件数字指纹，对同一动态障碍状态对象进行跨帧、跨任务或跨agv的关联、查询和追溯。

18、进一步的，所述车载控制器基于障碍事件可信评价结果和感知健康度评价结果形成双置信融合安全决策机制；所述双置信融合安全决策机制在障碍事件可信度不足时输出减速复测策略，在障碍事件可信度满足确认条件且感知健康度满足自主控制条件时输出与任务语义配置对应的局部绕行策略，在感知健康度处于保护模式时输出停车保护或人工接管请求。

19、进一步的，所述障碍事件历史记录管理单元基于历史障碍事件的空间位置、时间信息、历史出现次数和处置结果，获得任务区域或路径段的障碍风险演化预测结果；所述调度控制平台依据所述障碍风险演化预测结果调整对应任务语义配置中的最大允许速度、安全裕量、自动绕行许可、事件上报等级或安全策略。

20、进一步的，所述调度控制平台基于事件编号向多个agv同步障碍事件共享信息，所述障碍事件共享信息至少包括障碍位置或空间范围、生命周期状态和风险等级；各agv在进入与所述障碍事件共享信息对应的关键区域前，校验所述障碍事件共享信息的时效性、通行条件和自身感知健康度。

21、又一方面，本技术提供一种agv车辆障碍闭环处置方法，包括以下步骤：接收起点至终点的agv任务，根据任务路径经过区域的区域属性生成任务语义配置和全局参考路径；获取agv周围环境信息和车辆位姿信息，形成候选障碍信息并建立障碍事件对象，根据连续采样帧中的关联结果管理所述障碍事件对象在待核验、已确认、处置中和待消退状态之间的转换；对所述障碍事件对象进行可信评价以判断候选障碍是否为真实障碍，并对用于获取所述环境信息和车辆位姿信息的感知链路进行感知健康度评价以判断agv是否具备自主控制能力；根据所述任务语义配置、可信评价结果和感知健康度评价结果，执行减速、局部绕行、停车或人工接管请求；在执行局部绕行前生成回归凭据，并在满足所述回归凭据限定的回归条件时恢复全局参考路径跟踪。

22、进一步的，建立障碍事件对象包括：将当前环境感知数据与静态地图进行配准，提取与静态地图不一致的候选残差簇；为所述候选残差簇关联事件编号、位置、轮廓、时间戳和相对运动估计；根据连续采样帧中的关联结果更新所述障碍事件对象的生命周期状态。

23、进一步的，所述可信评价结果采用加权评价方式获得，所述加权评价方式中各证据项经归一化处理，且不同区域的区域风险对应不同的权重或阈值；对于人员协作区，降低自动绕行许可或提高进入局部绕行的可信评价阈值。

24、进一步的，当通信中断、融合定位质量低于预设值、感知健康度低于保护阈值、回归凭据失效或未在预设时间内获得合格局部绕行路径时，控制agv减速停车，并缓存当前障碍事件对象和回归凭据以供后续处理。

25、又一方面，本技术提供一种agv车辆，包括处理器、存储器、激光雷达、定位装置、驱动执行单元和通信装置，所述存储器中存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现如上所述的一种agv车辆障碍闭环处置方法。

26、又一方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种agv车辆障碍闭环处置方法。

27、本发明不以单个障碍点或瞬时障碍簇作为最终管理对象，而是将连续采样帧中关联的候选障碍构建为具有事件编号、证据数据、可信度和生命周期状态的障碍事件对象。障碍事件对象在待核验、已确认、处置中和待消退状态之间切换；处于待核验状态的对象仅参与即时安全控制，不直接写入静态地图。

28、本发明分别评价障碍事件可信度和感知健康度。障碍事件可信度用于判断候选障碍是否为真实障碍，并据此决定是否需要对相应障碍事件对象进入确认或处置阶段；感知健康度用于判断agv的感知与定位链路是否具备继续自主控制能力，并据此限定能够采用的处置方式。二者与任务语义配置共同构成双置信融合安全决策机制：障碍事件可信度不替代感知健康度，感知健康度也不用于判断障碍是否真实存在，而是根据二者的组合状态确定减速复测、局部绕行、停车保护或人工接管策略。

29、本发明在局部绕行前生成回归凭据，并在绕行后同时校验路径段、车辆位置、横向偏差、航向偏差、速度、感知健康度、障碍事件状态和有效期，从而在满足条件时恢复全局参考路径跟踪。

30、与仅根据固定安全区执行避障的方案相比，本发明以具有生命周期的障碍事件对象关联连续感知证据和处置过程，并可将该对象作为动态障碍状态对象进行跨帧、跨任务和跨车辆引用；待核验的临时障碍不直接更新静态地图，从而降低临时障碍被误写入地图的风险。以事件编号和障碍事件数字指纹关联可信评价、处置策略和回归凭据，使障碍发现、确认、绕行和消退过程能够被查询和追溯；通过回归凭据同时校验位置、航向、速度、感知健康度和事件状态，提高绕障后恢复全局路径跟踪的可靠性。