一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法与流程

本发明涉及清扫车调度，具体涉及一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法。

背景技术：

1、无人清扫车逐渐应用于城市道路、园区道路以及工业园区等场景，用于替代传统人工驾驶清扫车辆完成道路垃圾清扫和环境维护工作。无人清扫车通常采用电池作为主要动力来源，其续航能力和能耗水平直接影响清扫作业的持续时间和整体作业效率；因此，需要通过合理的任务分配和路径规划降低车辆能耗。现有作业调度方法依据预设区域历史数据或低频更新的路段信息进行调度，在完成既定清扫任务的前提下，使无人清扫车在整个作业过程中的总能量消耗最小。

2、无人清扫车作业调度系统在作业过程中会周期性更新路段环境状态，对未来任务窗口进行滚动优化，当出现影响清扫能耗的事件时，会利用现有dijkstra迪杰斯特拉算法进行清扫路径重规划，使得清扫能耗最小。然而如果规划更新频繁，则会导致清扫车频繁更新路径，而清扫车属于低速重载设备，其频繁转向、减速和重新加速过程会显著增加驱动系统的消耗，使得实际附加能耗可能高于理论优化节省的能耗。同时频繁调整路径还会增加清扫车的无效空驶距离和时间，降低清扫效率。因此在清扫过程中频繁进行路径调整难以平衡能耗和清扫效率，降低路径规划的合理性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，所采用的技术方案具体如下：

2、获取清扫车的清扫任务序列中清扫路段的清扫能耗和不同的路段环境状态参数；

3、根据所述清扫路段在相邻调度周期的路段环境状态参数的差异特征获得当前状态变化程度；根据所述清扫路段的历史清扫能耗和历史路段环境状态参数的变化关联特征获得状态能耗关联程度；根据所述清扫路段的路段环境状态参数的突变特征和清扫能耗的突变特征获得状态能耗变化影响度；根据所述状态能耗关联程度和所述状态能耗变化影响度获得状态综合影响度；

4、根据相同清扫路段的路段环境状态参数之间的变化关联特征获得路段状态关联度；根据所述路段环境状态参数的当前状态变化程度、路段状态关联度和状态综合影响度获得触发优先级；根据相同清扫路段的所有路段环境状态参数的触发优先级的差异特征获得路段环境状态参数的触发等级指标；

5、根据所述触发等级指标对清扫车的清扫任务序列的调度进行自适应调整。

6、进一步地，所述根据所述清扫路段在相邻调度周期的路段环境状态参数的差异特征获得当前状态变化程度的步骤包括：

7、，式中表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数的当前状态变化程度；表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数在当前调度周期的数值；表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数在当前调度周期的相邻前一调度周期的数值；表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数在预设历史时段内的相邻调度周期的差值绝对值的平均值。

8、进一步地，所述根据所述清扫路段的历史清扫能耗和历史路段环境状态参数的变化关联特征获得状态能耗关联程度的步骤包括：

9、计算对所述清扫路段进行清扫时的路段环境状态参数序列与清扫能耗序列的皮尔逊相关系数的绝对值，获得相关度；计算预设历史时段内所有清扫所述清扫路段时的相关度的平均值，获得所述清扫路段的路段环境状态参数的状态能耗关联程度。

10、进一步地，所述根据所述清扫路段的路段环境状态参数的突变特征和清扫能耗的突变特征获得状态能耗变化影响度的步骤包括：

11、，式中表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数的状态能耗变化影响度，m表示预设历史时段内所述清扫路段的清扫次数，表示第i个清扫路段在第m次清扫中的实际平均清扫能耗和预测平均清扫能耗的差值绝对值，表示第i个清扫路段在第m次清扫中第j种路段环境状态参数序列的实际变化量与预测变化量的差值绝对值，norm表示归一化。

12、进一步地，所述根据所述状态能耗关联程度和所述状态能耗变化影响度获得状态综合影响度的步骤包括：

13、，式中表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数对清扫能耗的状态综合影响度；表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数与清扫能耗的状态能耗关联程度；表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数对清扫能耗的状态能耗变化影响度。

14、进一步地，所述根据相同清扫路段的路段环境状态参数之间的变化关联特征获得路段状态关联度的步骤包括：

15、计算对所述清扫路段进行清扫时的任意两种路段环境状态参数序列的皮尔逊相关系数的绝对值，获得状态相关程度；计算预设历史时段内所有清扫所述清扫路段时的状态相关程度的平均值，获得任意两种路段环境状态参数之间的路段状态关联度。

16、进一步地，所述根据所述路段环境状态参数的当前状态变化程度、路段状态关联度和状态综合影响度获得触发优先级的步骤包括：

17、，式中表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数的触发优先级，表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数的当前状态变化程度，表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数对清扫能耗的状态综合影响度，h表示除第j种以外的其他路段环境状态参数的数量，表示第i个清扫路段的第j种和第h种路段环境状态参数的路段状态关联度，表示第i个清扫路段的第h种路段环境状态参数对清扫能耗的状态综合影响度。

18、进一步地，所述根据相同清扫路段的所有路段环境状态参数的触发优先级的差异特征获得路段环境状态参数的触发等级指标的步骤包括：

19、，式中表示第i个清扫路段的第j种路段环境状态参数的触发等级指标，表示第i个清扫路段的第j种路段清扫状态参数的触发优先级，表示第i个清扫路段的所有路段环境状态参数的触发优先级的平均值，norm表示归一化。

20、本发明具有如下有益效果：

21、在本发明中，获取当前状态变化程度能够反映当前调度周期清扫路段的路段环境状态参数是否发生变化以及对清扫任务序列调度的影响。获取状态能耗关联程度能够反映该路段环境状态参数与清扫能耗的长期变化关联性；获取状态能耗变化影响度能够反映路段环境状态参数的突变特征对清扫能耗变化的影响程度；获取状态综合影响度能够结合状态关联程度和状态能耗变化影响度更准确地表征该路段环境影响参数对能耗变化的影响。获取路段状态关联度能够表征同一清扫路段中不同路段环境状态参数之间的关联特征；获取触发优先级能够综合判断当前调度周期内路段环境状态参数的变化对清扫任务序列调度的必要程度。获取触发等级指标能够准确地判断路段环境状态参数的变化是否需要进行调度调整；最终根据触发等级指标对清扫车的清扫任务序列的调度进行自适应调整，能够提高清扫车的清扫效率和能源利用率。

1.一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据所述清扫路段在相邻调度周期的路段环境状态参数的差异特征获得当前状态变化程度的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据所述清扫路段的历史清扫能耗和历史路段环境状态参数的变化关联特征获得状态能耗关联程度的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据所述清扫路段的路段环境状态参数的突变特征和清扫能耗的突变特征获得状态能耗变化影响度的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据所述状态能耗关联程度和所述状态能耗变化影响度获得状态综合影响度的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据相同清扫路段的路段环境状态参数之间的变化关联特征获得路段状态关联度的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据所述路段环境状态参数的当前状态变化程度、路段状态关联度和状态综合影响度获得触发优先级的步骤包括：

8.根据权利要求1所述的一种用于无人清扫车的能耗优化作业调度方法，其特征在于，所述根据相同清扫路段的所有路段环境状态参数的触发优先级的差异特征获得路段环境状态参数的触发等级指标的步骤包括：