2024公路瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)規(guī)范

PAGEIPAGEII公路瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)規(guī)范目??次TOC\o"1-3"\h\u5678前??言 III154291范圍 476092規(guī)范性引用文件 4267883術(shù)語和定義 4150344縮略語 5271085基本規(guī)定 6292676智慧機(jī)群硬件系統(tǒng) 6175856.1一般要求 6169686.2智能體 611186.3路徑采集裝置 76966.4智能駕駛控制器 767227智慧機(jī)群控制平臺(tái)及軟件系統(tǒng) 7149897.1控制平臺(tái) 722767.2軟件 893228智慧機(jī)群協(xié)同通信系統(tǒng) 8168088.1通信組網(wǎng) 8205218.2RTK差分通訊 843258.3無線通訊模塊選型及通信測(cè)試 9279408.4智慧機(jī)群協(xié)作通信 949908.5通信抗干擾分析 10276109路徑規(guī)劃 10190659.1一般要求 10229639.2路徑規(guī)劃定位 10174559.3路徑軌跡擬合 11122729.4路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證 11204809.5路徑切換設(shè)計(jì) 112227910施工編隊(duì)與協(xié)同控制 11632910.1一般要求 112713710.2領(lǐng)航跟隨法 12896610.3智慧機(jī)群編隊(duì)控制 122497010.4實(shí)驗(yàn)仿真 132270410.5碾壓機(jī)群編隊(duì) 131967711安全和避障 142007511.1智慧機(jī)群安全配置 141195311.2系統(tǒng)安全控制方法 14858111.3安全等級(jí) 14173212施工 152963213編隊(duì)評(píng)價(jià) 16532813.1編隊(duì)性能評(píng)價(jià) 163252013.2智慧機(jī)群施工過程評(píng)價(jià) 16200713.3智慧機(jī)群施工效果評(píng)價(jià) 1718419附錄A（資料性）定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法 199522附錄B（資料性）智能體行進(jìn)路徑軌跡擬合方法 2127948B.1最小二乘法三次擬合 213277B.2基于偏差分段擬合 2217199附錄C（資料性）智能體當(dāng)前位置推算方法 2411369C.1智能體到曲線路徑的距離計(jì)算 249994C.2智能體到曲線路徑位置正負(fù)計(jì)算 2516871附錄D（資料性）模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟 262046附錄E（資料性）領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)隊(duì)形和智能壓路機(jī)路徑規(guī)劃 303299E.1編隊(duì)隊(duì)形設(shè)計(jì) 3026409E.2領(lǐng)航壓路機(jī)壓實(shí)路徑規(guī)劃 314646E.3換道路徑規(guī)劃 3217841E.4換道步驟 3410174附錄F（資料性）領(lǐng)航壓路機(jī)速度規(guī)劃 3631997F.1梯形速度規(guī)劃 3630395F.2七次多項(xiàng)式S形速度規(guī)劃 366657參考文獻(xiàn) 39PAGE5PAGE4公路瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了公路瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)的基本規(guī)定、智慧機(jī)群硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、協(xié)同通信系統(tǒng)、路徑規(guī)劃、施工編隊(duì)與協(xié)同控制、安全和避障、施工和編隊(duì)評(píng)價(jià)等內(nèi)容。本文件適用于公路瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T10827.1-2014工業(yè)車輛安全要求和驗(yàn)證第1部分：自行式工業(yè)車輛（除無人駕駛車輛、伸縮臂式叉車和載運(yùn)車）GB/T10827.4-2023工業(yè)車輛安全要求和驗(yàn)證第4部分：無人駕駛工業(yè)車輛及其系統(tǒng)GB/T14733.4電信術(shù)語電信中的交換和信令GB/T16754-2021機(jī)械安全急停功能設(shè)計(jì)原則GB/T17165模糊控制裝置和系統(tǒng)性能評(píng)定方法GB/T39616衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）規(guī)范JB/T13696-2019無人駕駛工業(yè)車輛JT/T1127-2017公路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)技術(shù)條件JTGF40公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范T/JSJTQX19—2021高速公路路面3D攤鋪施工技術(shù)規(guī)程3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1智能體intelligentagentdevices集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級(jí)輔助駕駛和無人駕駛等功能于一體的綜合機(jī)械系統(tǒng)，本文件的智能體包括智能攤鋪機(jī)和智能壓路機(jī)。3.2智慧機(jī)群smartCluster由一定數(shù)量智能體（3.1）、控制系統(tǒng)及人機(jī)界面組成，利用信息交互與反饋、激勵(lì)與響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)相互間行為協(xié)同，適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境，共同完成特定任務(wù)的智能聯(lián)合系統(tǒng)。3.3PID控制pidcontrol在閉環(huán)自動(dòng)控制技術(shù)中，基于比例（proportion）、積分（integral）、微分（differential）反饋響應(yīng)回路。3.4模糊控制fuzzycontrol用模糊推理方法，模擬人的操作技能、控制經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的一種控制方法。[來源：GB/T17165-2008,3.35]3.5輪詢polling每次一個(gè)地邀請(qǐng)數(shù)據(jù)源進(jìn)行傳輸?shù)倪^程。[來源：GB/T14733.4-2012，714-15-08]3.6實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)realtimekinematic，RTKGNSS相對(duì)定位技術(shù)的一種，主要通過基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈路和載波相對(duì)定位快速解算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。[來源：GB/T39616-2020，3.3]3.7網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋘etworktopology用傳輸介質(zhì)互連各種設(shè)備的物理布局。構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的成員間特定的物理的即真實(shí)的、或者邏輯的即虛擬的排列方式。3.8智能壓實(shí)值intelligentcompactionmeasurementvalues基于振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓過程中振動(dòng)輪振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)所建立的反映路基壓實(shí)狀態(tài)的力學(xué)指標(biāo)。3.9領(lǐng)航跟隨法navigationfollowingmethod在智慧機(jī)群（3.2）編隊(duì)中設(shè)定一個(gè)或幾個(gè)智能體（3.1）作為領(lǐng)航者，其余智能體作為跟隨者，在編隊(duì)運(yùn)行的過程中領(lǐng)航智能體的作用是控制整個(gè)編隊(duì)的行進(jìn)路線，作為跟隨智能體的成員于領(lǐng)航智能體之間保持一定的角度、速度和距離，使編隊(duì)維持期望的最佳形狀。4縮略語下列縮略語適用于本文件。LED：發(fā)光二極管（light-emittingdiode）RTK：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（realtimekinematic）GNSS：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem）HMI：人機(jī)接口（humanmachineinterface）MAS：移動(dòng)代理服務(wù)器（mobileagentserve）BDS：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（beidounavigationsatellitesystem）GLONASS：俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem）CAN：控制器局域網(wǎng)總網(wǎng)（controllerareanetwork）EPEC：就業(yè)準(zhǔn)證資格證書（employmentpasseligibilitycertificate）A/D：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（analogtodigitalconverter）RTCM：于差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式（radiotechnicalcommissionformaritimeservices）LoRa：遠(yuǎn)距離無線電（longrangeradio）TTL：域名解析在DNS服務(wù)器中存留時(shí)間（timetolive）ISM：用于工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)的無線電頻段（industrialscientificmedicalband）PID：基于比例、積分和微分的控制系統(tǒng)（proportionalintegralderivative）PD：即比例-微分控制（proportional-derivativecontrol）ICMV：智能壓實(shí)值（intelligentcompactionmeasurementvalues）5基本規(guī)定5.1瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工編隊(duì)?wèi)?yīng)采用敏捷開發(fā)方式進(jìn)行，以適應(yīng)不同路面施工工藝和管理要求。5.2編隊(duì)前，應(yīng)編制相應(yīng)的攤鋪碾壓方案及與其相適應(yīng)的智慧機(jī)群編隊(duì)方案。5.3應(yīng)建立智慧機(jī)群控制平臺(tái)，平臺(tái)應(yīng)包含工程中心、設(shè)備中心、應(yīng)用中心，工程中心、設(shè)備中心和應(yīng)用中心應(yīng)實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)。5.4智慧機(jī)群控制平臺(tái)應(yīng)能依靠本地與云端組成的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)群施工全流程動(dòng)態(tài)控制與管理。6智慧機(jī)群硬件系統(tǒng)6.1一般要求6.1.1智慧機(jī)群中的各智能體應(yīng)保證無人駕駛設(shè)備的安全運(yùn)行。智慧機(jī)群中各智能體應(yīng)滿足JB/T13696-2019的要求。6.1.2智慧機(jī)群應(yīng)使用3D攤鋪技術(shù)，3D攤鋪施工裝備和工藝應(yīng)滿足T/JSJTQX19—2021的要求。6.1.3智慧機(jī)群中的鋼輪振動(dòng)智能壓路機(jī)應(yīng)配備智能壓實(shí)值數(shù)據(jù)采集裝置，智能壓實(shí)裝備和工藝宜滿足JT/T1127-2017的要求。6.2智能體6.2.1智能體宜配置路徑采集自動(dòng)化裝備。6.2.2智能攤鋪機(jī)應(yīng)具備以下功能：a）應(yīng)利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位、輔助駕駛或無人駕駛算法、全電液控制器與攤鋪管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)行駛、攤鋪?zhàn)鳂I(yè)自動(dòng)化控制；b）輔助駕駛或無人駕駛算法應(yīng)結(jié)合RTK高精度定位技術(shù)，實(shí)時(shí)規(guī)劃路徑、速度自適應(yīng)；c）攤鋪管理系統(tǒng)應(yīng)涵蓋紅外溫度監(jiān)控系統(tǒng)、攤鋪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信網(wǎng)橋和對(duì)攤鋪狀態(tài)顯示器的控制；d）應(yīng)能對(duì)攤鋪溫度、方量、油耗、振動(dòng)頻率、攤鋪速度、實(shí)時(shí)位置、運(yùn)動(dòng)軌跡等施工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過無線通訊傳到控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總與分析；e）結(jié)合遠(yuǎn)程控制技術(shù)，對(duì)處于異常狀態(tài)攤鋪參數(shù)（料溫過低、材料溫度離析、找平異常）進(jìn)行遠(yuǎn)程提示與遠(yuǎn)程干預(yù)；f）攤鋪機(jī)應(yīng)配備3D攤鋪控制系統(tǒng)，采用測(cè)量機(jī)器人技術(shù)、高精度GNSS技術(shù)、域激光技術(shù)和多變量攤鋪技術(shù)進(jìn)行攤鋪控制，應(yīng)能提供毫米級(jí)的高程精度，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的無基準(zhǔn)線攤鋪，并能適應(yīng)變坡及連續(xù)多個(gè)曲線路段的施工要求。6.2.3智能壓路機(jī)應(yīng)具備以下功能：a）應(yīng)利用RTK高精度定位、輔助駕駛或無人駕駛算法、全電液控制器與壓實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)自動(dòng)行駛、自動(dòng)化壓實(shí)；b）輔助駕駛或無人駕駛算法應(yīng)結(jié)合RTK高精度定位技術(shù)，實(shí)時(shí)規(guī)劃路徑、速度自適應(yīng)；c）應(yīng)配備壓實(shí)傳感器、處理單元和顯示設(shè)備等集成系統(tǒng)；d）配備加速度傳感器、溫度傳感器實(shí)時(shí)反饋路面智能壓實(shí)值、溫度，實(shí)時(shí)顯示壓路機(jī)的速度；e）利用高精度車載定位系統(tǒng)、無線通訊實(shí)時(shí)上傳加速度傳感器采集的壓實(shí)數(shù)據(jù)至控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)，隨時(shí)可查；f）建立控制平臺(tái)與機(jī)群設(shè)備、機(jī)群設(shè)備之間的高速無線通信；g）建立機(jī)群安全調(diào)度機(jī)制，通過控制平臺(tái)給所有智能壓路機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和施工路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃，控制壓路機(jī)之間的安全距離，防止碰撞發(fā)生；h）配置毫米波雷達(dá)、超聲波傳感系統(tǒng)組成安全避障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)自動(dòng)避障。當(dāng)檢測(cè)到周圍安全范圍內(nèi)有人或物時(shí)，能自主減速和剎車；i）具備自動(dòng)灑水功能，可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)灑水量；j）膠輪壓路機(jī)具有自動(dòng)檢測(cè)氣壓和自動(dòng)充氣功能；k）具有路徑記錄功能，自動(dòng)記錄碾壓遍數(shù)。6.2.4單智能體能夠按照預(yù)先設(shè)定的路徑軌跡自動(dòng)駕駛，轉(zhuǎn)向平穩(wěn)，彎道過度平滑。單智能體橫向控制精度控制在±5cm之內(nèi)，智能壓路機(jī)應(yīng)能貼邊碾壓，貼邊距離應(yīng)控制在3mm～10mm之間。6.3路徑采集裝置6.3.1應(yīng)能實(shí)現(xiàn)瀝青路面智慧機(jī)群編隊(duì)的路徑采集、路徑擬合及路徑傳輸。6.3.2應(yīng)輕便實(shí)用、穩(wěn)定可靠，為機(jī)群編隊(duì)進(jìn)行路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制。6.3.3可采用自動(dòng)巡航車輛作為載體，也可直接安裝在領(lǐng)航智能體上。6.4智能駕駛控制器6.4.1安裝在攤鋪機(jī)和壓路機(jī)的駕駛室中，安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠。6.4.2應(yīng)具有通過無線通訊串口結(jié)合數(shù)傳電臺(tái)無線通訊模塊與HMI交互中心實(shí)現(xiàn)信息交互、下發(fā)路徑、點(diǎn)擊聯(lián)動(dòng)、設(shè)置車距、設(shè)置偏移量等功能。6.4.3應(yīng)能通過控制中心捕獲路徑信息，通過移動(dòng)站解算自身位置信息，與智慧機(jī)群編隊(duì)協(xié)作通信、協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)攤鋪碾壓的無人駕駛。6.4.4對(duì)超聲波模塊進(jìn)行A/D采集，當(dāng)智能體距離障礙物或人50cm左右時(shí)應(yīng)自動(dòng)停車，防止碰撞。6.4.5能控制攤鋪機(jī)熨平板的伸縮升降、壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向。6.4.6能控制智能體的手/自動(dòng)、急停等。6.4.7主控制器通過CAN通信進(jìn)行數(shù)據(jù)、指令傳輸以達(dá)到控制智能體設(shè)備的目的。6.4.8智能駕駛的過程中，應(yīng)能通過遙控器對(duì)編隊(duì)中智能體的速度、方向、偏移量進(jìn)行控制，并能使智能體急停、熄火、啟動(dòng)。7智慧機(jī)群控制平臺(tái)及軟件系統(tǒng)7.1控制平臺(tái)7.1.1應(yīng)配備HMI交互中心作為智慧機(jī)群的控制平臺(tái)，以下發(fā)控制指令，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。7.1.2HMI交互中心由高性能控制器、無線通訊模塊、電源管理模塊、觸摸屏等組成。7.1.3應(yīng)根據(jù)智能體數(shù)量、瀝青路面的施工要求、工程管理情況、技術(shù)狀況等進(jìn)行人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)。7.1.4人機(jī)交互的監(jiān)控界面應(yīng)包含智能體速度、已攤鋪長度、已碾壓長度、碾壓遍數(shù)、智能體行駛誤差、當(dāng)前溫度、溫度離析、智能壓實(shí)值情況等。7.1.5參數(shù)設(shè)置界面應(yīng)設(shè)置智能體的參數(shù)，包括車首與傳感器距離、車尾與傳感器距離、最大轉(zhuǎn)向角度、最大行進(jìn)速度、最小安全間距、機(jī)群中智能體間最長距離、智能體實(shí)際編號(hào)等信息。7.1.6應(yīng)實(shí)現(xiàn)信息交互與系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，應(yīng)能查看工程實(shí)時(shí)施工動(dòng)畫、各智能體的實(shí)時(shí)狀態(tài)、各作業(yè)實(shí)時(shí)進(jìn)度等，支持多維度、多參數(shù)的監(jiān)控。7.1.7應(yīng)能查看工程進(jìn)度與關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)的完整履歷，能提供全面的工程日?qǐng)?bào)和各作業(yè)的詳細(xì)質(zhì)量情況，包括碾壓遍數(shù)、壓實(shí)度、高程、效率、軌跡、攤鋪碾壓溫度圖譜等。7.1.8應(yīng)具有作業(yè)回放功能?？苫胤湃我粫r(shí)間段的施工過程，查看各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化情況。7.1.9應(yīng)能通過選擇作業(yè)類型、配置設(shè)備、選擇作業(yè)區(qū)域、設(shè)置工藝等標(biāo)準(zhǔn)步驟來快速、準(zhǔn)確、方便地完成作業(yè)創(chuàng)建。7.1.10應(yīng)能從時(shí)長、油耗、里程、速度、溫度、上線履歷、報(bào)警記錄、保養(yǎng)記錄等多方面對(duì)設(shè)備健康、風(fēng)險(xiǎn)控制進(jìn)行分析并預(yù)警。7.2軟件7.2.1應(yīng)建立智慧機(jī)群協(xié)同施工軟件系統(tǒng)。7.2.2軟件系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)滿足在環(huán)境惡劣、應(yīng)用場(chǎng)合溫度較高的條件下連續(xù)穩(wěn)定施工作業(yè)的要求。7.2.3軟件系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，應(yīng)能滿足智慧機(jī)群編隊(duì)協(xié)同控制的要求。7.2.4軟件系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)機(jī)群行駛速度、前后智能體間距自行設(shè)定，智能體編隊(duì)可靈活設(shè)置。7.2.5軟件系統(tǒng)模型應(yīng)由智能體個(gè)體的動(dòng)態(tài)模型、通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜头植际娇刂坡扇齻€(gè)基本要素組成，應(yīng)滿足以下條件：a）動(dòng)態(tài)模型應(yīng)能分析智能體的運(yùn)動(dòng)控制狀態(tài)；b）通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺?yīng)能夠及時(shí)確定和更新智能體及智能體之間狀態(tài)信息；c）分布式控制律應(yīng)能夠明確智能體之間的組織關(guān)系，形成相互協(xié)同的智慧機(jī)群系統(tǒng)。7.2.6軟件架構(gòu)的MAS應(yīng)包括任務(wù)分配層、信息交互層及協(xié)同控制層等三層控制體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿足以下要求：a）任務(wù)分配層應(yīng)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況分配施工角色、編排施工順序，賦予智能體協(xié)作能力；b）信息交互層應(yīng)能匹配系統(tǒng)的協(xié)作關(guān)系，每個(gè)智能體確定角色后，通過無線通信組網(wǎng)共享系統(tǒng)的資源信息，智能體根據(jù)當(dāng)前的路徑目標(biāo)、自身狀態(tài)信息選定具體的運(yùn)動(dòng)控制方式；c）協(xié)同控制層應(yīng)執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制指令，使智能體產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)控制；d）協(xié)同控制期間，智能體應(yīng)能依靠傳感器采集信息、感知環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)群系統(tǒng)的有效控制。8智慧機(jī)群協(xié)同通信系統(tǒng)8.1通信組網(wǎng)8.1.1協(xié)同通信系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)可靠穩(wěn)定，系統(tǒng)信息交互應(yīng)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)。8.1.2通信技術(shù)及通信設(shè)備的選定應(yīng)滿足智慧機(jī)群編隊(duì)協(xié)同控制系統(tǒng)工作效率的要求。8.1.3設(shè)置通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：a）瀝青路面的施工參數(shù)設(shè)置情況；b）差分GNSS基站為系統(tǒng)提供的精確位置信息；c）HMI交互中心對(duì)路徑采集裝置和智能體之間的信息交互、通訊組網(wǎng)情況；d）智能體的數(shù)量。8.2RTK差分通訊8.2.1RTK應(yīng)能利用基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的空間相關(guān)性，獲取相對(duì)觀測(cè)值，以差分的方式減少定位的干擾，實(shí)現(xiàn)高精度定位。8.2.2流動(dòng)站應(yīng)能在基準(zhǔn)站獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上通過差分消除誤差項(xiàng)，然后解算得到精準(zhǔn)坐標(biāo)。8.2.3在數(shù)據(jù)鏈路中傳輸差分電文，宜使用容錯(cuò)性強(qiáng)的RTCM差分協(xié)議以達(dá)到對(duì)GNSS系統(tǒng)支持最佳。8.2.4差分電臺(tái)應(yīng)選用穿透性強(qiáng)的特高頻，頻率應(yīng)能采集300MHz～3000MHz的信號(hào)；跳頻電臺(tái)工作頻段應(yīng)在902MHz～908MHz，應(yīng)能通過跳頻系統(tǒng)縮短駐留時(shí)間來抵抗多徑干擾的影響。8.2.5應(yīng)具有持續(xù)觀測(cè)衛(wèi)星，并經(jīng)電臺(tái)把觀測(cè)到的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站的坐標(biāo)信息向各流動(dòng)接收機(jī)予以準(zhǔn)確傳送的功能。8.2.6流動(dòng)接收機(jī)應(yīng)能將自身測(cè)點(diǎn)的GNSS數(shù)據(jù)、通過電臺(tái)所接收的源自于基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)結(jié)合，構(gòu)建差分觀測(cè)值加以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)處理，在流動(dòng)站中獲取瞬時(shí)三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)實(shí)時(shí)定位。8.2.7差分GNSS定位基站應(yīng)按以下要求設(shè)置：a）定位基站的信號(hào)接收系統(tǒng)宜采用多星多頻GNSS單元，支持BDS、GNSS、GLONASS等多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位。能通過匹配基站數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)差分GNSS定位；b）定位基站應(yīng)能匹配機(jī)載GNSS接收機(jī)結(jié)合高精度全頻段天線解析獲取差分信號(hào)實(shí)現(xiàn)差分GNSS定位；c）應(yīng)能根據(jù)瀝青路面的施工要求選用RTK定位技術(shù)，保證定位精度。8.3無線通訊模塊選型及通信測(cè)試8.3.1應(yīng)根據(jù)瀝青路面施工各智能體組成的機(jī)群工作段長度進(jìn)行無線通信模塊的選型和通信測(cè)試。8.3.2無線通訊模塊選型時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：a）應(yīng)對(duì)比分析擬選用模塊的實(shí)測(cè)通信距離、通信穩(wěn)定性和通信時(shí)延性等；b）當(dāng)選用全雙工串口模塊時(shí)，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線空速和波特率自適應(yīng)匹配；c）當(dāng)選用單網(wǎng)口Wi-Fi模塊時(shí)，應(yīng)具備串口轉(zhuǎn)Wi-Fi通信功能，應(yīng)實(shí)現(xiàn)串口與Wi-Fi的雙向傳輸，擴(kuò)展串口設(shè)備的通信距離；d）當(dāng)選用LORA擴(kuò)頻無線串口模塊及網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)，應(yīng)將LORA擴(kuò)頻無線串口模塊配置為定點(diǎn)傳輸模式，以保證信號(hào)不被外界環(huán)境干擾；e）選用數(shù)傳電臺(tái)模塊時(shí)，數(shù)傳模塊應(yīng)保證空中速率不可調(diào)，能自適應(yīng)波特率。8.3.3應(yīng)結(jié)合瀝青路面施工場(chǎng)所和施工條件，對(duì)比分析全雙工串口模塊、單網(wǎng)口Wi-Fi串口服務(wù)器、數(shù)傳電臺(tái)模塊在通信距離、穩(wěn)定性以及時(shí)延性等實(shí)測(cè)結(jié)果，以選取系統(tǒng)最為合適通信組網(wǎng)模塊。8.3.4應(yīng)由HMI交互中心主控板、智能駕駛控制器、不同通訊模塊以及電源模塊搭建無線通信模塊測(cè)試環(huán)境。8.3.5HMI交互中心主控板作為主站，通過串口連接無線通信模塊以廣播的形式發(fā)送數(shù)據(jù)包。智能駕駛控制器一端作為從站，通過無線通信模塊依次接受各自的數(shù)據(jù)包。8.3.6通信模塊測(cè)試硬件搭建完成后，通過模擬數(shù)據(jù)在室外無遮擋環(huán)境下進(jìn)行不同距離的通信測(cè)試。8.4智慧機(jī)群協(xié)作通信8.4.1協(xié)作通信可由路徑收發(fā)通信、輪詢通信和遙控器通信三種形式組成。8.4.2路徑收發(fā)通信應(yīng)滿足以下要求：a）應(yīng)規(guī)定智能體通訊雙方一定格式的通訊協(xié)議，包括HMI交互中心、智能駕駛控制器和遙控器之間的通訊信息、傳遞方向、應(yīng)答機(jī)制等信息；b）路徑采集裝置則應(yīng)負(fù)責(zé)當(dāng)天施工路段的路徑采樣及路徑信息擬合，生成路徑參數(shù)信息，并通過無線通訊的方式將路徑參數(shù)信息傳輸給HMI交互中心；c）采用分包收發(fā)路徑參數(shù)信息，雙方規(guī)定指令包頭、功能碼、路徑總段數(shù)、本數(shù)據(jù)包段數(shù)、路徑具體信息、路徑包數(shù)、第幾包數(shù)、指令包尾、數(shù)據(jù)校驗(yàn)；d）通過分包收發(fā)路徑，減輕通信模塊的壓力，提高無線通信的穩(wěn)定性。8.4.3HMI交互中心輪詢通信應(yīng)按以下進(jìn)行：a）應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)施工實(shí)際需求，由HMI交互中心分配各個(gè)智能體的編隊(duì)位置和個(gè)體角色，并制定通訊協(xié)議；b）宜采用輪詢掃描和指令消息列隊(duì)處理的通信思路進(jìn)行智能體之間的通信設(shè)計(jì)；c）輪詢?cè)O(shè)計(jì)的主要程序?yàn)椋褐悄荏w進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備、路徑采集裝置沿施工路線采集數(shù)據(jù)、擬合跟隨路徑、HMI中心輪詢掃描智能體設(shè)備及路徑采集裝置、監(jiān)測(cè)智能體的無線通訊模塊的在線情況、HMI中心設(shè)定施工編隊(duì)順序、依次對(duì)智能體進(jìn)行輪詢通信、收集和存儲(chǔ)信息；d）由HMI交互中心分配數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鄰近智能體設(shè)備之間位置、速度、施工溫度等信息的實(shí)時(shí)交互。8.4.3當(dāng)采用遙控器進(jìn)行通信時(shí)，其通信協(xié)議宜根據(jù)不同智能體分別設(shè)立。8.5通信抗干擾分析8.5.1瀝青路面智慧機(jī)群通訊應(yīng)進(jìn)行抗干擾分析，以提高通信精度。8.5.2宜采用天線增益的方法增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射端的發(fā)射功率，提升無線通信鏈路中信號(hào)接收端的接收功率，提高無線通信距離，增強(qiáng)通信的穩(wěn)定性。8.5.3瀝青路面智慧機(jī)群系統(tǒng)選用的數(shù)傳電臺(tái)模塊應(yīng)具有前向糾錯(cuò)功能，且應(yīng)采用應(yīng)答重傳機(jī)制使得丟失或者被干擾的數(shù)據(jù)得到糾正，提高通信的穩(wěn)定性。9路徑規(guī)劃9.1一般要求9.1.1瀝青路面施工智慧機(jī)群應(yīng)能實(shí)現(xiàn)智能體設(shè)備在特定環(huán)境下從施工起點(diǎn)到終點(diǎn)、并完成設(shè)定任務(wù)的功能。9.1.2應(yīng)解決智能體當(dāng)前位置、智能體特定時(shí)間點(diǎn)的位置以及智能體從當(dāng)前位置到特定時(shí)間點(diǎn)位置之間的路線等問題。9.1.3應(yīng)充分考慮智慧機(jī)群所處的施工環(huán)境，包括施工區(qū)域的封閉狀態(tài)、氣溫、瀝青路面施工溫度要求、施工精度要求、施工工藝要求、路段障礙物情況以及可能出現(xiàn)的應(yīng)急狀況等。9.1.4應(yīng)采用領(lǐng)航跟隨方式進(jìn)行，領(lǐng)航智能體數(shù)量可根據(jù)施工情況設(shè)置。9.1.5應(yīng)根據(jù)瀝青路面施工方案，確定路面碾壓組合以及智能壓路機(jī)的碾壓路徑并應(yīng)滿足以下要求：a）設(shè)計(jì)路徑時(shí)，應(yīng)保證瀝青攤鋪機(jī)全域攤鋪，壓路機(jī)全域碾壓，且壓路機(jī)輪重疊區(qū)域不應(yīng)小于1/3碾壓輪寬度。b）設(shè)計(jì)路徑時(shí)，應(yīng)保證攤鋪機(jī)和壓路機(jī)貼邊精度，其中攤鋪機(jī)布料器邊緣距離瀝青路面外側(cè)邊緣的最大距離不宜超過50mm。c）設(shè)計(jì)路徑時(shí)，應(yīng)保證機(jī)群相鄰單體間縱向控制精度控制在±20cm之內(nèi)。9.2路徑規(guī)劃定位9.2.1應(yīng)通過差分GNSS基站為系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的定位信息，達(dá)到路徑規(guī)劃的目的和要求，路徑規(guī)劃的精度應(yīng)控制在厘米級(jí)。9.2.2當(dāng)新建公路有明確的里程樁號(hào)及平面坐標(biāo)時(shí)，直接采用平面直角坐標(biāo)；當(dāng)養(yǎng)護(hù)工程中無明確的里程樁號(hào)及平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法見附錄A。9.2.3當(dāng)存在以下情況時(shí)，可能會(huì)影響定位信息的精度，應(yīng)對(duì)定位信息進(jìn)行濾波處理。a）施工環(huán)境較為復(fù)雜，周圍可能存在干擾傳感器定位的不確定性因素；b）GNSS傳感器及定位定向天線四周高度角15°以上存在遮擋；c）附近存在大功率設(shè)備高壓線、變壓器等；d）靠近房屋、山坡、大面積積水等強(qiáng)信號(hào)反射物時(shí)；e）攤鋪進(jìn)入隧道等封閉區(qū)域。9.2.4定位信息濾波處理應(yīng)遵循拉依達(dá)準(zhǔn)則，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布分析，將異常數(shù)據(jù)予以剔除。9.3路徑軌跡擬合9.3.1當(dāng)施工路線位于由直線、緩和曲線、圓曲線路段時(shí)，宜通過最小二乘法進(jìn)行路徑擬合。最小二乘法路徑擬合方法可按附錄B執(zhí)行。9.3.2當(dāng)施工路段彎道較多時(shí)，應(yīng)采用基于偏差分段擬合的路徑規(guī)劃?；谄罘侄螖M合方法可按附錄B執(zhí)行。9.4路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證9.4.1路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證結(jié)果應(yīng)以實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)群系統(tǒng)中智能體的自動(dòng)循跡為目標(biāo)，在分段處能夠過渡平滑，偏差無突變。9.4.2路徑規(guī)劃仿真應(yīng)滿足以下要求：a）應(yīng)通過采集坐標(biāo)點(diǎn)，使用軟件進(jìn)行仿真測(cè)試，應(yīng)分別測(cè)試直線車道的曲線擬合以及彎道處曲線分段擬合的效果。b）在直線段仿真驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)沿施工車道每隔10m采集一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。利用采樣點(diǎn)坐標(biāo)生成曲線擬合方程。c）在彎道路段仿真驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)每隔5m采集1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分段擬合，以保證路徑曲線擬合的平滑性。仿真時(shí)，應(yīng)根據(jù)采集的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)量擬合成若干路徑，并記錄每段路徑的起始、終止坐標(biāo)。利用彎道路段路徑擬合與擬合偏差仿真結(jié)果生成曲線擬合方程。9.5路徑切換設(shè)計(jì)9.5.1應(yīng)結(jié)合當(dāng)前位置偏差實(shí)現(xiàn)領(lǐng)航智能體的軌跡跟蹤。9.5.2當(dāng)系統(tǒng)擬合的路徑為多段路徑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行路徑切換。9.5.3路徑切換應(yīng)達(dá)到以下目的：a）實(shí)現(xiàn)領(lǐng)航智能體在路徑分段處平滑切換路徑，跟蹤的智能體橫向偏差不出現(xiàn)較大的波動(dòng)；b）計(jì)算當(dāng)前位置到路徑曲線最短距離及左右正負(fù)；c）分析路徑切換的時(shí)機(jī)及條件，以此匹配轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向控制，實(shí)現(xiàn)路徑分段處平滑過渡。10施工編隊(duì)與協(xié)同控制10.1一般要求10.1.1智慧機(jī)群編隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)施工路段的基本狀況、瀝青路面的結(jié)構(gòu)類型及施工要求、施工管理及技術(shù)狀況、施工機(jī)械配置等對(duì)機(jī)群行為進(jìn)行規(guī)劃和控制，以達(dá)到施工工藝所期望的幾何隊(duì)形，并能根據(jù)需要保持和變換隊(duì)形。10.1.2機(jī)群編隊(duì)協(xié)同控制應(yīng)利用合理的方式使智能體適應(yīng)外部環(huán)境，在智能體行進(jìn)的過程中，形成和能夠保持期望隊(duì)形，并能夠在特殊情況下實(shí)現(xiàn)智能體或機(jī)群整體的避障、調(diào)整。10.1.3智慧機(jī)群編隊(duì)宜采用領(lǐng)航跟隨法進(jìn)行，并滿足以下要求：a）在智慧機(jī)群編隊(duì)時(shí)，通過預(yù)設(shè)1臺(tái)智能攤鋪機(jī)作為領(lǐng)航智能體，由錯(cuò)位并行的智能攤鋪機(jī)、智能鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)等作為跟隨單體，保持領(lǐng)航智能體與跟隨智能體相對(duì)位置和相對(duì)方位角，形成基于此算法的編隊(duì)控制規(guī)律，利用此控制律實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并相互協(xié)調(diào)的不同編隊(duì)隊(duì)形；b）在碾壓機(jī)群編隊(duì)時(shí)，通過預(yù)設(shè)1臺(tái)智能壓路機(jī)作為領(lǐng)航智能體，由智能鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)等作為跟隨單體，保持領(lǐng)航智能體與跟隨智能體相對(duì)位置和相對(duì)方位角，形成基于此算法的編隊(duì)控制規(guī)律，利用此控制律可實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并相互協(xié)調(diào)的不同編隊(duì)隊(duì)形；c）領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)時(shí)，應(yīng)采用有效算法保持?jǐn)備仚C(jī)群與碾壓機(jī)群、攤鋪機(jī)群?jiǎn)误w之間、碾壓機(jī)群?jiǎn)误w之間的隊(duì)形協(xié)同；d）領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)?wèi)?yīng)實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)群及智能體的隊(duì)形控制、速度協(xié)同和路徑控制；e）高速公路或車道數(shù)超過2的普通公路機(jī)群編隊(duì)的隊(duì)形應(yīng)采用三角形或菱形；車道數(shù)較少、設(shè)備數(shù)量配置或操作空間受限時(shí)可采用直線編隊(duì)。10.1.4機(jī)群編隊(duì)?wèi)?yīng)遵循以下原則：a）應(yīng)保持智能體之間的安全距離，符合無人駕駛安全等級(jí)的要求；b）應(yīng)根據(jù)瀝青路面施工的場(chǎng)所和特點(diǎn)，將機(jī)群智能體組合在一起，使整個(gè)系統(tǒng)沿施工車道保持編隊(duì)線形行進(jìn)，編隊(duì)中的智能體應(yīng)保持其協(xié)作關(guān)系和約束關(guān)系；c）無論施工區(qū)域是否封閉，均應(yīng)考慮施工緊急避障問題；d）應(yīng)設(shè)計(jì)智慧機(jī)群系統(tǒng)中領(lǐng)航智能體橫向偏差路徑曲線軌跡跟蹤PID控制，實(shí)現(xiàn)智能體沿車道的橫向運(yùn)動(dòng)控制；e）應(yīng)設(shè)計(jì)智慧機(jī)群系統(tǒng)中跟隨智能體的縱向車距跟隨模糊+加速度前饋PD控制，實(shí)現(xiàn)跟隨智能體的縱向跟隨控制；f）應(yīng)在模糊控制的基礎(chǔ)之上增加加速度前饋控制，當(dāng)領(lǐng)航者智能體施工速度變化時(shí)，通過加速度前饋控制保證縱向跟隨車距的穩(wěn)定性。10.2領(lǐng)航跟隨法10.2.1領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)設(shè)置時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)航智能體與跟隨智能體通過編隊(duì)協(xié)同實(shí)現(xiàn)橫向與縱向兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)控制。10.2.2領(lǐng)航智能體配置的硬件資源應(yīng)比跟隨智能體更高級(jí)，以便于領(lǐng)航智能體需要實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃功能。10.2.3領(lǐng)航智能體可為移動(dòng)狀態(tài)，單智能體既可為領(lǐng)航智能體也可為跟隨智能體，以降低通信負(fù)載和系統(tǒng)計(jì)算壓力。10.2.4跟隨智能體應(yīng)可以共享領(lǐng)航智能體的狀態(tài)信息，方便智能體之間的編隊(duì)運(yùn)動(dòng)。10.2.5基于領(lǐng)航跟隨法的智慧機(jī)群編隊(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)使整個(gè)編隊(duì)系統(tǒng)的群集運(yùn)動(dòng)行為只由領(lǐng)航智能體決定，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)操作簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)控制靈敏，適用于復(fù)雜環(huán)境。10.2.6編隊(duì)時(shí)，智慧機(jī)群系統(tǒng)可將路徑規(guī)劃功能從領(lǐng)航智能體中移植出來，單獨(dú)設(shè)計(jì)路徑采集裝置，以保證路徑規(guī)劃的靈活性，同時(shí)提高領(lǐng)航智能體的穩(wěn)定性。10.3智慧機(jī)群編隊(duì)控制10.3.1智慧機(jī)群系統(tǒng)的編隊(duì)控制應(yīng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中每臺(tái)智能體的橫向精準(zhǔn)控制和智能體間的縱向間距控制。主要包括以下內(nèi)容：a）橫向精準(zhǔn)控制包括攤鋪機(jī)布料器最邊緣與路面實(shí)際邊緣的間距、兩臺(tái)攤鋪機(jī)之間的拼縫攤鋪控制、壓路機(jī)輪與路面實(shí)際邊緣之間的最大距離、兩臺(tái)壓路機(jī)輪重疊面積、壓路機(jī)橫向碾壓自我尋跡精度；b）智能體縱向跟隨控制應(yīng)考慮跟隨智能體相對(duì)于領(lǐng)航智能體的縱向車距跟隨控制，同時(shí)應(yīng)考慮在領(lǐng)航智能體出現(xiàn)拐彎的情況下，跟隨智能體仍然能夠很好地跟隨行駛，符合實(shí)際的工程應(yīng)用。10.3.2領(lǐng)航智能體位置跟蹤控制應(yīng)滿足以下要求：a）根據(jù)施工實(shí)際情況，由HMI交互中心進(jìn)行任務(wù)分配，設(shè)定領(lǐng)航智能體、跟隨智能體及編隊(duì)順序；b）領(lǐng)航智能體應(yīng)能實(shí)時(shí)獲取自身位置信息，計(jì)算自身實(shí)時(shí)位置信息到路徑曲線的偏差，依據(jù)偏差由控制器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)；c）PID位置跟蹤閉環(huán)控制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)利用當(dāng)前設(shè)備位置坐標(biāo)計(jì)算其與路徑信息之間的最短距離，并判斷當(dāng)前位置在路徑曲線的左側(cè)或右側(cè)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)航智能體軌跡跟蹤控制；d）進(jìn)行智能體到曲線路徑的距離計(jì)算和智能體到曲線路徑位置正負(fù)計(jì)算，用以判斷智能體的位置。位置計(jì)算和判斷方法見附錄C。10.3.3跟隨智能體的縱向跟隨設(shè)計(jì)應(yīng)使跟隨設(shè)備通過獲取機(jī)群中其他智能體的位置、速度等信息，實(shí)現(xiàn)跟隨智能體編隊(duì)距離的控制。10.3.4跟隨智能體的縱向跟隨控制應(yīng)采用縱向跟隨模糊+前饋控制器進(jìn)行，跟隨智能體應(yīng)在領(lǐng)航智能體的領(lǐng)航之下實(shí)現(xiàn)智能體間距保持。跟隨智能體縱向跟隨模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)流程圖可參照附錄D執(zhí)行。10.3.5設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)智慧機(jī)群協(xié)同控制算法，控制算法應(yīng)滿足在瀝青路面工藝的要求下進(jìn)行多臺(tái)智能壓路機(jī)和多臺(tái)智能攤鋪機(jī)協(xié)同施工，并應(yīng)能達(dá)到防撞與抵抗通信延遲的要求。10.4實(shí)驗(yàn)仿真10.4.1應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)定理對(duì)協(xié)同編隊(duì)的軟硬件設(shè)施進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。10.4.2智能體軌跡跟蹤PID控制驗(yàn)證分析時(shí)，其位置偏差應(yīng)為零，并繼續(xù)保持穩(wěn)定，同時(shí)控制的角度輸出應(yīng)穩(wěn)定。智能體實(shí)際跟蹤的軌跡穩(wěn)定后應(yīng)與期望軌跡重合。10.4.3應(yīng)進(jìn)行跟隨智能體縱向跟隨驗(yàn)證分析，建立領(lǐng)航智能體與跟隨智能體的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，設(shè)計(jì)模糊控制器，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)航智能體與跟隨智能體之間的距離保持和編隊(duì)縱向跟隨控制。10.5碾壓機(jī)群編隊(duì)10.5.1碾壓機(jī)群編隊(duì)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：a）壓路機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)不應(yīng)隨意停頓，壓實(shí)段長度應(yīng)盡量縮短，應(yīng)不超過60m，碾壓溫度應(yīng)滿足JTGF40的要求；b）壓路機(jī)作業(yè)時(shí)，應(yīng)遵守先低頻后高頻、先慢后快的準(zhǔn)則，壓路機(jī)起步、停車時(shí)速度應(yīng)平穩(wěn)，勻速壓實(shí)時(shí)速度波動(dòng)小，保證路面壓實(shí)均勻性；c）在壓實(shí)過程中，壓路機(jī)行駛路線不應(yīng)偏移，兩端折返位置隨攤鋪機(jī)的位置逐步推進(jìn)，不同碾壓帶的折返位置不應(yīng)在同一斷面；d）壓路機(jī)同一碾壓帶兩端折返位置應(yīng)有一定搭接距離，相鄰碾壓帶之間每次重疊一定寬度；e）攤鋪機(jī)攤鋪厚度較大時(shí)，應(yīng)采用高振動(dòng)頻率大振幅方式壓實(shí)，攤鋪機(jī)攤鋪厚度較薄時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用高頻低幅方式壓實(shí)以防止過壓而導(dǎo)致集料破碎；f）壓路機(jī)配置數(shù)量應(yīng)該綜合考慮攤鋪機(jī)的攤鋪功率、壓實(shí)能力與材料壓實(shí)特性。10.5.2壓路機(jī)機(jī)群在施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)群進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，使其滿足施工工藝約束和質(zhì)量要求，壓路機(jī)機(jī)群運(yùn)動(dòng)規(guī)劃應(yīng)滿足避障和防碰撞的要求。10.5.3壓路機(jī)機(jī)群的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃應(yīng)滿足如下條件：a）整個(gè)壓實(shí)區(qū)域無漏壓、不過壓，保證路面壓實(shí)度；b）整個(gè)壓實(shí)過程中，壓路機(jī)速度波動(dòng)小，保證路面平整性、均勻性；c）根據(jù)被壓實(shí)材料狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)參數(shù)優(yōu)化，在保證路面壓實(shí)質(zhì)量的前提下，提高壓實(shí)效率。10.5.4應(yīng)綜合考慮壓實(shí)質(zhì)量與壓實(shí)效率的要求，領(lǐng)航壓路機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃根據(jù)被壓實(shí)瀝青混合料材料的實(shí)時(shí)信息，規(guī)劃當(dāng)前壓實(shí)的最優(yōu)工作參數(shù)，并在每次壓實(shí)之后根據(jù)建立的壓實(shí)度模型判斷是否需要換道。10.5.5基于領(lǐng)航跟隨結(jié)構(gòu)的編隊(duì)隊(duì)形設(shè)計(jì)方法和領(lǐng)航壓路機(jī)壓實(shí)路徑規(guī)劃方法可參照附錄E。10.5.6宜采用基于五次多項(xiàng)式曲線進(jìn)行換道路徑規(guī)劃，其方法可參照附錄E。10.5.8每趟壓實(shí)前應(yīng)根據(jù)被壓實(shí)材料信息，通過工作參數(shù)優(yōu)化算法得出單趟壓實(shí)的最優(yōu)振動(dòng)頻率與壓實(shí)速度，并以此速度為目標(biāo)速度，完成起步與停車時(shí)的速度規(guī)劃，達(dá)到平穩(wěn)壓實(shí)的目的。10.5.9速度規(guī)劃方法宜采用梯形速度規(guī)劃和七次多項(xiàng)式S形速度規(guī)劃等。具體方法可見附錄F。11安全和避障11.1智慧機(jī)群安全配置11.1.1智能體設(shè)備均應(yīng)配置安全行駛軟硬件系統(tǒng)，應(yīng)能在緊急情況下實(shí)現(xiàn)安全避障、減速或停止。11.1.2智能體應(yīng)至少配備以下警示裝置：——啟動(dòng)報(bào)警裝置；——自動(dòng)運(yùn)行指示燈；——異常報(bào)警裝置；——運(yùn)行報(bào)警裝置；——轉(zhuǎn)向指示燈；——障礙物檢測(cè)報(bào)警裝置。11.1.3智能體應(yīng)配備急停裝置，機(jī)械的急停功能應(yīng)滿足GB/T16754和GB/T10827.1要求。11.1.4應(yīng)根據(jù)施工環(huán)境，設(shè)置電子圍欄，對(duì)于進(jìn)入圍欄的移動(dòng)物體應(yīng)能報(bào)警。11.1.5應(yīng)配置智能體視覺系統(tǒng)對(duì)施工邊界進(jìn)行精確識(shí)別，識(shí)別的精度應(yīng)控制在0～5mm內(nèi)。11.1.6智能體電子圍欄設(shè)置宜同時(shí)采用毫米波雷達(dá)和多目識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行。11.1.7智能體避障采用非接觸式避障方法進(jìn)行。11.2系統(tǒng)安全控制方法11.2.1系統(tǒng)安全所面臨的威脅來源可分為外部安全威脅與內(nèi)部安全威脅，外部威脅包括智能體與其他個(gè)體發(fā)生非正常交互時(shí)產(chǎn)生的安全威脅，內(nèi)部威脅包括智能體內(nèi)部硬件設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致的安全威脅。11.2.2智能體系統(tǒng)安全控制方法如圖1所示。圖1智能體系統(tǒng)安全控制方法11.3安全等級(jí)瀝青路面智慧機(jī)群協(xié)同施工安全等級(jí)應(yīng)達(dá)到D4及以上等級(jí)，無人駕駛設(shè)備安全等級(jí)見表1。表1無人駕駛設(shè)備級(jí)別分類等級(jí)層級(jí)名稱實(shí)現(xiàn)條件D0駕駛員模式無智能化，原始駕駛D1人工駕駛、自動(dòng)輔助具有規(guī)定速度條件下，攤鋪機(jī)、壓路機(jī)按規(guī)劃的簡(jiǎn)單路徑行進(jìn)的功能，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單剎車功能表1無人駕駛設(shè)備級(jí)別分類（續(xù)）等級(jí)層級(jí)名稱實(shí)現(xiàn)條件D2部分自動(dòng)駕駛超過2個(gè)功能融合成無人控制的危險(xiǎn)探測(cè)和響應(yīng)系統(tǒng)，主動(dòng)巡航，路徑保持，簡(jiǎn)單避讓D3條件自動(dòng)化限制條件下的無人控制，屬于無人機(jī)械的高級(jí)階段，在特定條件下人工干預(yù)。D4人工智能協(xié)同智慧機(jī)群環(huán)境感知或情景設(shè)置，機(jī)械具有自我學(xué)習(xí)能力，根據(jù)路緣進(jìn)行路徑選擇，能夠在特定情況下自行解決問題，能完全適應(yīng)路面施工工藝的要求，在攤鋪機(jī)領(lǐng)航下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能體的高度動(dòng)態(tài)協(xié)同，通過設(shè)置電子圍欄進(jìn)行安全控制。D5完全無人施工的智能化作業(yè)后場(chǎng)拌和、中場(chǎng)運(yùn)輸、前場(chǎng)攤鋪碾壓一體化智慧體控制，無人機(jī)巡檢，人工室內(nèi)監(jiān)測(cè)，整個(gè)施工由人工編制施工計(jì)劃，將計(jì)劃發(fā)送給控制中心，控制中心下達(dá)計(jì)劃任務(wù)給攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)作為引航者控制碾壓、中場(chǎng)運(yùn)輸和后場(chǎng)拌和，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化；通過視覺技術(shù)進(jìn)行安全控制。12施工12.1施工前，應(yīng)對(duì)智慧機(jī)群進(jìn)行試運(yùn)行。12.2使用智慧機(jī)群施工時(shí)，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)段驗(yàn)證，對(duì)攤鋪速度、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、機(jī)械組合、碾壓溫度、環(huán)境狀況等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。12.3施工前，應(yīng)對(duì)領(lǐng)航壓路機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，攤鋪機(jī)的運(yùn)行及3D控制參照T/JSJTQX19-2021執(zhí)行。12.4碾壓施工應(yīng)遵循以下原則：a）碾壓工藝環(huán)節(jié)分為準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、初壓環(huán)節(jié)、復(fù)壓環(huán)節(jié)和終壓環(huán)節(jié)4部分，工藝管理過程見圖2；圖2碾壓工藝實(shí)施過程b）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)包括對(duì)路徑點(diǎn)的獲取和工藝參數(shù)的微調(diào)，路徑點(diǎn)用于后續(xù)行駛過程控制中對(duì)跟蹤路徑的處理與變換，工藝參數(shù)依據(jù)表2初定，并根據(jù)首件工程和不同工藝要求進(jìn)行微調(diào)。c）初壓、復(fù)壓和終壓應(yīng)配置對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，并在施工時(shí)控制行駛過程。工藝參數(shù)包括施工環(huán)節(jié)的行駛速度、重疊寬度和碾壓遍數(shù)；行駛過程包括施工區(qū)段的單遍碾壓過程，即循環(huán)切換前進(jìn)與后退行駛狀態(tài)下的路徑跟蹤，以及施工區(qū)段的循環(huán)碾壓過程，通過程序循環(huán)控制達(dá)到施工的碾壓遍數(shù)。d）應(yīng)遵循施工工藝，初壓環(huán)節(jié)還包括高頻低幅的振動(dòng)控制，初壓和復(fù)壓環(huán)節(jié)還包括防瀝青粘輪的灑水控制。表2壓路機(jī)碾壓環(huán)節(jié)的工藝要求碾壓環(huán)節(jié)初壓復(fù)壓終壓壓路機(jī)類型雙鋼輪壓路機(jī)輪胎壓路機(jī)雙鋼輪壓路機(jī)表2壓路機(jī)碾壓環(huán)節(jié)的工藝要求（續(xù)）碾壓環(huán)節(jié)初壓復(fù)壓終壓碾壓速度2km/h～3km/h2.5km/h～3.5km/h2km/h～3km/h碾壓方式振動(dòng)靜壓靜壓碾壓遍數(shù)2遍～3遍4遍～6遍2遍～3遍碾壓重疊寬度1/3鋼輪寬～1/2鋼輪寬100mm～150mm碾壓目的控制混合料初始密實(shí)度進(jìn)一步控制混合料密實(shí)度改善平整度12.5智慧機(jī)群施工應(yīng)滿足JTGF40的要求。13編隊(duì)評(píng)價(jià)13.1編隊(duì)性能評(píng)價(jià)13.1.1智慧機(jī)群編隊(duì)完成后，應(yīng)按本文件9.4和10.4的步驟進(jìn)行模擬仿真，模擬仿真的效果應(yīng)滿足編隊(duì)方案的指標(biāo)要求。13.1.2應(yīng)對(duì)機(jī)群速度進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)，速度誤差應(yīng)控制在預(yù)設(shè)速度的3%以內(nèi)；13.1.3使用視覺識(shí)別AI控制算法時(shí)，單目系統(tǒng)識(shí)別率應(yīng)不低于85%,召回率不低于90%；雙目及多目系統(tǒng)識(shí)別率應(yīng)不低于90%，召回率應(yīng)不低于95%。13.1.4機(jī)群協(xié)同運(yùn)行的故障率應(yīng)低于1‰。13.1.5采用導(dǎo)航定位算法進(jìn)行控制的壓路機(jī)路徑跟蹤貼邊碾壓精度應(yīng)不大于10mm；采用視覺識(shí)別技術(shù)進(jìn)行控制的壓路機(jī)路徑跟蹤碾壓精度應(yīng)不大于3mm。13.1.6機(jī)群編隊(duì)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)能有效監(jiān)控混合料碾壓溫度離析情況，并能調(diào)整隊(duì)形，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)質(zhì)量控制。溫度均勻度判別見表3。表3混合料溫度均勻度判別標(biāo)準(zhǔn)溫度離析程度無離析輕度離析中度離析重度離析空隙率差（%）>-0.68-0.68～-2.68-2.68~-4.68<-4.68混合料溫差（℃）<11～33～6>613.2智慧機(jī)群施工過程評(píng)價(jià)13.2.1在施工過程中，應(yīng)對(duì)智慧機(jī)群的攤鋪碾壓過程質(zhì)量進(jìn)行控制和評(píng)價(jià)。13.2.2攤鋪過程質(zhì)量控制應(yīng)按下列要求進(jìn)行：a）攤鋪過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控行進(jìn)速度及攤鋪厚度，控制標(biāo)準(zhǔn)按照預(yù)設(shè)要求攤鋪行進(jìn)；b）攤鋪過程中不應(yīng)發(fā)生停機(jī)待料情況；c）攤鋪過程中熨平板夯實(shí)震級(jí)不小于控制下限；d）經(jīng)過環(huán)境修正后的松鋪溫度不低于施工控制下限；e）通過攤鋪機(jī)顯示終端可視化攤鋪過程并實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數(shù)。13.2.3壓實(shí)過程質(zhì)量控制應(yīng)按下列要求進(jìn)行：a）智能化評(píng)價(jià)方法應(yīng)包括壓實(shí)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)、智能壓實(shí)值和相關(guān)性模型三部分；b）相關(guān)性模型包括多元統(tǒng)計(jì)模型或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；c）多元統(tǒng)計(jì)模型以智能壓實(shí)值作為自變量，得到壓實(shí)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)計(jì)算值；d）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)見圖3；圖3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖e）各施工段碾壓前都應(yīng)保證試驗(yàn)段模型相關(guān)系數(shù)不低于0.65。模型R2分析結(jié)果見圖4；圖4R2分析圖f）通過顯示終端可視化碾壓過程并實(shí)時(shí)顯示相關(guān)參數(shù)，如圖5所示。圖5碾壓過程可視化示意圖13.3智慧機(jī)群施工效果評(píng)價(jià)13.3.1智慧機(jī)群施工過程中或施工完成后，應(yīng)對(duì)瀝青施工質(zhì)量參數(shù)的均勻性進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，以驗(yàn)證編隊(duì)實(shí)施效果。13.3.2應(yīng)按JTGF40和JTGF80的要求對(duì)智慧機(jī)群施工路段的各項(xiàng)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并滿足規(guī)范要求。13.3.3對(duì)松鋪厚度進(jìn)行評(píng)價(jià)。松鋪厚度應(yīng)按每攤鋪20m檢測(cè)1點(diǎn)，每天攤鋪完成后，對(duì)松鋪厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和平均值；13.3.4對(duì)構(gòu)造深度和滲水系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。應(yīng)對(duì)瀝青路面下、中、上面層的構(gòu)造深度和滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)價(jià)攤鋪的均勻性。應(yīng)按50m一個(gè)斷面，每個(gè)斷面檢測(cè)3點(diǎn)，每天攤鋪完成后，對(duì)構(gòu)造深度和滲水系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和平均值；13.3.5對(duì)平整度進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。每5天檢測(cè)一次平整度，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和平均值；13.3.6對(duì)高程進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)攤鋪路段的高程進(jìn)行檢測(cè)，每20m一個(gè)斷面，每斷面3個(gè)點(diǎn)。并將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和平均值。13.3.7宜采用過程能力指數(shù)和西格瑪水平評(píng)價(jià)路面質(zhì)量參數(shù)質(zhì)量水平。過程能力指數(shù)和西格瑪水平的計(jì)算可采用相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行。13.3.8智慧機(jī)群編隊(duì)施工效果評(píng)價(jià)時(shí)，各質(zhì)量參數(shù)的過程能力指數(shù)和西格瑪水平宜按表4進(jìn)行評(píng)價(jià)。表4六西格瑪管理質(zhì)量評(píng)價(jià)基準(zhǔn)評(píng)級(jí)西格瑪水平Z過程能力Cp說明AAAZ≥5.0Cp≥1.67卓越質(zhì)量級(jí)AA4.0≤Z＜5.01.33≤Cp＜1.67優(yōu)秀級(jí)A3.5≤Z＜4.01.17≤Cp＜1.33良好級(jí)B3.0≤Z＜3.51.0≤Cp＜1.17合格級(jí)CZ＜3.0Cp＜1.0不合格，需要整改

（資料性）

定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法A.1路徑擬合及距離計(jì)算都需要將球面坐標(biāo)下的經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)到平面上計(jì)算。A.2首先采集施工路段上的經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)信息，此時(shí)坐標(biāo)是基于WGS84大地坐標(biāo)系的坐標(biāo)，設(shè)采集的一系列點(diǎn)為Pi，點(diǎn)的坐標(biāo)值為Pi（B84i，L84i，H84i），i=1,2,3,…n，n為采集點(diǎn)個(gè)數(shù)。A.3將WGS84大地坐標(biāo)下的點(diǎn)Pi（B84i，L84i，H84i）經(jīng)WGS84直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為WGS84空間直角坐標(biāo)系下的點(diǎn)Pi（X84i，Y84i，Z84i）,見公式（A.1）。…（A.1）A.4在公式（A.1）中，設(shè)α為橢球的長半徑，其值為6378137.000m；設(shè)b為橢球的短半徑，其值為6356752.314m；f為橢球扁率，其值為1/298.257223563；e為橢球的第一偏心率，其表達(dá)式為；W為第一輔助系數(shù)，其表達(dá)式為；N為橢球面卯酉圈的曲率半徑，其表達(dá)式為。A.5北京54空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，利用公式（A.2），通過七參數(shù)布爾沙模型將WGS84空間直角坐標(biāo)表示的Pi（X84i,Y84i，Z84i）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為北京54空間直角坐標(biāo)Pi（X54i,Y54i，Z54i）：…（A.2）式中：△x、△y、△z——3個(gè)平移參數(shù)；εx、εy、εz——3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)；k——尺度參數(shù)。A.6北京54大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，如公式（A.3）所示，將北京54空間直角坐標(biāo)系下坐標(biāo)點(diǎn)Pi（X54i,Y54i，Z54i）轉(zhuǎn)換為北京54大地坐標(biāo)Pi（B54i，L54i，H54i）：…（A.3）式中：△x、△y、△z——3個(gè)平移參數(shù)；εx、εy、εz——3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)；k——尺度參數(shù)；N——橢球面卯酉圈的曲率半徑；e——橢球的第一偏心率。A.7北京54平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，利用公式（A.4）做高斯投影，將北京54大地坐標(biāo)系下的坐標(biāo)點(diǎn)Pi（L54i，B54i，H54i）轉(zhuǎn)換為北京54平面坐標(biāo)系下的點(diǎn)Pi（x54i，y54i）。…（A.4）公式（A.4）中，角度均為弧度，，為中央子午線精度；；；；X為子午線弧長，其通過式（A.5）進(jìn)行求?。骸ˋ.5）為基本常量，按公式（A.6）計(jì)算：…（A.6）公式（A.6）中，為基本常量，按公式（A.7）計(jì)算：…（A.7）

（資料性）

智能體行進(jìn)路徑軌跡擬合方法B.1最小二乘法三次擬合B.1.1通過坐標(biāo)信息采集可知一組點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，根據(jù)這些點(diǎn)的坐標(biāo)信息繪制1條曲線，使盡可能多的點(diǎn)以最大的限度逼近這條曲線，獲取該條曲線方程的過程即為曲線擬合。B.1.2首先構(gòu)造一個(gè)n階多項(xiàng)式進(jìn)行曲線擬合，如公式（B.1）所示：y=∑B.1.3將n階多項(xiàng)式表示為矩陣形式，見公式（B.2）：Y=X0B.1.4已知坐標(biāo)點(diǎn)（x,y），將其表達(dá)為矩陣形式,見公式（B.3）：X=[xB.1.5根據(jù)公式（B.1）和（B.2）可以構(gòu)造出矩陣X0，其中A為待求解項(xiàng)系數(shù)矩陣，見公式（B.4）和（B.5）：X0=A=aB.1.6對(duì)于方程Y=X0A，通過構(gòu)造方陣來求解。方程兩邊左乘X0的轉(zhuǎn)置矩陣，得到方程（B.6）：X0TB.1.7公式（B.6）兩邊同時(shí)左乘的逆矩陣，得到公式（B.7），此時(shí)得到的等式左側(cè)全部為已知量，可以求出系數(shù)矩陣A。(X0B.1.8單條路徑具體擬合方式為，設(shè)路徑采集裝置所采集的一組坐標(biāo)點(diǎn)依次為，共計(jì)n個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，設(shè)坐標(biāo)點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x，n個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)橫坐標(biāo)分別記為x1、x2、…、xn，則該條路徑的擬合函數(shù)可表示為公式（B.8）和（B.9）：fx公式（B.8）中，為待求系數(shù)，是x的函數(shù)；稱為基函數(shù)，它是一個(gè)K階完備多項(xiàng)式，m是基函數(shù)的項(xiàng)數(shù)；加權(quán)離散L2范式；J=I=1n公式（B.9）中，yI為x=xI處的節(jié)點(diǎn)值，是節(jié)點(diǎn)B.1.9為確定系數(shù)，公式（B.9）應(yīng)該取極小值；對(duì)式（B.9）中的求導(dǎo)得公式（B.10）：?J?α=A由公式（B.10）得到公式（B.11）：αx=式中，Ax=Bx=[wyT=[將等式（B.11）代入公式（B.8），得到最終的擬合函數(shù)，見式（B.15）：…（B.15）式中，稱為形函數(shù)，k表示基函數(shù)的階數(shù)；…（B.16）B.2基于偏差分段擬合B.2.1當(dāng)施工路面存在過渡曲線，在路徑規(guī)劃時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分段擬合，從而決定路徑的整體走向趨勢(shì)。B.2.2分段擬合的整體思路如下：a）路徑擬合時(shí)，首先由采集的前4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行當(dāng)前曲線擬合，曲線方程的系數(shù)分別記為a,b,c,d；b）隨著路徑坐標(biāo)的持續(xù)采集，新采集的坐標(biāo)點(diǎn)首先參與當(dāng)前路徑的偏差運(yùn)算，偏差的計(jì)算方式為點(diǎn)到擬合曲線的距離；c）如果偏差在路徑分段允許的范圍內(nèi)，該坐標(biāo)點(diǎn)繼續(xù)參與當(dāng)前路徑擬合；若當(dāng)前點(diǎn)參與擬合前計(jì)算出的偏差超出路徑分段的標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)進(jìn)行二次驗(yàn)證，把當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)繼續(xù)擬合，得到新的擬合曲線方程；d）再次驗(yàn)證該坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于此時(shí)新路徑的偏差，若第二次計(jì)算出的偏差在路徑分段允許的范圍內(nèi)，則該點(diǎn)滿足當(dāng)前擬合曲線方程；若偏差超出路徑分段的標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為該點(diǎn)應(yīng)該作為分段點(diǎn)，開始做分段擬合。e）隨著路徑坐標(biāo)點(diǎn)采集，重復(fù)以上過程不斷擬合曲線直到本次路徑采集結(jié)束。B.2.3路徑分段擬合的連接點(diǎn)應(yīng)滿足以下要求，以保證路徑在分段處銜接平緩。a）連接點(diǎn)既要參與上一段路徑的擬合，也要參與新路徑的曲線方程擬合；b）兩段銜接的路徑在連接點(diǎn)處斜率要保持一致。B.2.4基于偏差的分段擬合方法如下：a）如圖B.1所示，分別記兩段路徑為L1、L2，設(shè)L1和L2的擬合方程為式（B.17）和（B.18）圖B.1分段擬合示意圖y=a1y=ab）假設(shè)兩段路徑的分段點(diǎn)為（x0,y0），第一段路徑上分段前的點(diǎn)記為（x1,y1），分段點(diǎn)之后第一個(gè)點(diǎn)記為（x2,y2）、第二個(gè)點(diǎn)記為（x3,y3）。則有式（B.19）、（B.20）：y0=y0=c）對(duì)公式（B.19）求導(dǎo)運(yùn)算，將L1在點(diǎn)（x0,y0）處的斜率記為s，則有式（B.21）：s=3a1d）由于兩段路徑在點(diǎn)（x0,y0）處斜率相同，由公式（B.20）和（B.21）可知：e）最后將d2、c2代入公式（B.18），整理得出式（B.22）：y=x3f）此時(shí)L2的曲線擬合方程只有a2、b2兩個(gè)未知量，在第二段路徑開始擬合時(shí)，取分段點(diǎn)左右兩側(cè)的點(diǎn)進(jìn)行擬合。隨著L2路徑上的點(diǎn)越來越多，繼續(xù)按照以上過程逐步擬合，最終得到整條擬合路徑。a2、b2求解過程為式（B.23）、（B24）和（B25）：ΦTΦ式中，Φ=x1Y=y1

（資料性）

智能體當(dāng)前位置推算方法C.1智能體到曲線路徑的距離計(jì)算C.1.1系統(tǒng)輸入偏差的具體計(jì)算方式為，設(shè)領(lǐng)航智能體當(dāng)前定位信息經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的點(diǎn)為，求取該點(diǎn)與預(yù)設(shè)路徑的偏差即求取點(diǎn)到曲線的最短路徑。C.1.2如圖C.1所示，設(shè)路徑曲線外一點(diǎn)到曲線最短路徑與曲線交點(diǎn)為，則點(diǎn)到曲線的最短距離為公式（C.1）：…（C.1）圖C.1領(lǐng)航智能體與預(yù)設(shè)路徑偏差示意圖C.1.3令，將預(yù)設(shè)路徑方程代入等式其中，化簡(jiǎn)得（C.2）：…（C.2）C.1.4將等式方程（C.2）對(duì)x一次求導(dǎo)，化簡(jiǎn)得（C.3），并利用牛頓法求取方程的近似解?！–.3）C.1.5令式（C.4）的迭代值為（C.5），迭代公式為（C.6）。…（C.4）…（C.5）…（C.6）C.1.6精度閾值，迭代次數(shù)限定100。假定求得的近似解為，代入式中得曲線上一點(diǎn)，過該點(diǎn)做該曲線的切線，得切線斜率為（C.7）和（C.8）：…（C.7）…（C.8）C.1.7根據(jù)三角形內(nèi)和等于180°得，點(diǎn)到曲線的最短距離為（C.9）：…（C.9）C.2智能體到曲線路徑位置正負(fù)計(jì)算C.2.1判斷設(shè)備當(dāng)前位置是在路徑曲線左側(cè)還是右側(cè)，以確定偏差的正負(fù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的左右控制。見圖C.2。圖C.2路徑跟蹤正負(fù)判斷示意圖C.2.2設(shè)為行駛過程中真實(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)，點(diǎn)為擬合出的曲線方程終點(diǎn)的坐標(biāo)，將x坐標(biāo)帶入該曲線方程得到坐標(biāo)點(diǎn)。為點(diǎn)與兩點(diǎn)的連線與x軸的夾角，為點(diǎn)與兩點(diǎn)的連線與x軸的夾角。C.2.3通過atan2函數(shù)分別求出對(duì)應(yīng)的反正切值分別為phid、phir。已知atan2函數(shù)的計(jì)算公式為式（C.10）,phid、phir計(jì)算公式分別為（C.11）和（C.12）。atan2(y,x)=arctanyphid=atan2(y"phir=atan2(C.2.4得出phid、phir，由于坐標(biāo)的象限可能不同，所以通過公式（C.13）得出差值后、還應(yīng)通過公式（C.14）求出實(shí)際反正切差值err_phi。err_phi=phid?phir…（C.13）err_phi=err_phi?2C.2.5按以下方法判斷正負(fù)：a）當(dāng)err_phi大于0時(shí)，偏差為正，否則為負(fù)值；b）當(dāng)err_phi大于0時(shí)，表示智能體設(shè)備當(dāng)前位置位于路徑曲線的左側(cè)，應(yīng)向右打方向盤，方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小與機(jī)械距離路徑曲線的距離成正比，使機(jī)械向右行駛；c）當(dāng)err_phi小于0時(shí)，表示智能體當(dāng)前位置位于路徑曲線的右側(cè)，應(yīng)向左打方向盤，方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小與智能體距離路徑曲線的距離成正比，使智能體向左行駛；d）通過周期性的、不間斷的調(diào)整智能體的方向盤，進(jìn)而控制設(shè)備的行駛路徑，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能駕駛。

（資料性）

模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟D.1輸入量的模糊化D.1.1控制系統(tǒng)中輸入量及輸出量均為精確值，而在模糊控制器系統(tǒng)內(nèi)部變量均為模糊量，模糊化就是將精確值轉(zhuǎn)換成模糊系統(tǒng)中的模糊語言值。設(shè)定車距偏差變化率為上一時(shí)刻的車距偏差減去當(dāng)前時(shí)刻的車距偏差，記為ec，通過實(shí)驗(yàn)得到設(shè)定車距與實(shí)際車距的偏差e以及偏差變化率ec的物理論域，偏差e的取值范圍為[-0.9,0.9],偏差變化率ec的取值范圍為[-0.03,0.03]。設(shè)偏差e的模糊論域均為[-0.9,0.9]以及偏差變化率ec的模糊論域均為[-0.03,0.03]。模糊控制器輸出油門值，記為u，油門值u的模糊論域?yàn)閇-0.12,0.12]。D.1.2模糊控制系統(tǒng)輸入輸出均采用模糊控制中常用的7個(gè)語言變量，分別為正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大，分別用PB、PM、PS、M、NS、NM、NB表示。見表D.1。表D.1模糊論域表論域正大正中正小零負(fù)小負(fù)中負(fù)大eNBNMNSZEPSPMPBecNBNMNSZEPSPMPBuNBNMNSZEPSPMPBD.1.3系統(tǒng)輸入量的模糊論域均采用7個(gè)，中間模糊子集選用三角形隸屬度函數(shù)，負(fù)大模糊子集選用Z型隸屬度函數(shù)，正大模糊子集選用S型隸屬度函數(shù)，輸入輸出隸屬度函數(shù)如圖D.1、D.2、D.3所示。圖D.1系統(tǒng)輸入偏差隸屬度函數(shù)曲線圖D.2系統(tǒng)輸入偏差變化率隸屬度函數(shù)曲線圖D.3系統(tǒng)輸出隸屬度函數(shù)曲線D.2模糊推理規(guī)則D.2.1模糊推理規(guī)則是模糊控制器設(shè)計(jì)的核心問題。相鄰模糊子集會(huì)出現(xiàn)交集，當(dāng)輸入量落在兩個(gè)及兩個(gè)以上的模糊子集時(shí)，輸入量模糊子集的選擇對(duì)系統(tǒng)的輸出有著重要的影響。如圖D.4所示，若輸入量值為2.5，落在PS、PM兩個(gè)模糊子集。輸入量要根據(jù)推理規(guī)則選擇合理的模糊子集。輸入量為2.5時(shí)，通過隸屬度函數(shù)平移對(duì)應(yīng)的正小模糊子集有一塊模糊區(qū)域；同樣在正中模糊子集下也對(duì)應(yīng)一塊模糊區(qū)域。取兩部分區(qū)域的并集，選擇隸屬度函數(shù)最大的模糊子集作為當(dāng)前輸入量的模糊子集。圖D.4模糊子集選擇示意圖D.2.2模糊規(guī)則是依據(jù)行車跟隨的偏差e及偏差變化率ec的不同狀態(tài)得出最優(yōu)決策并輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。一般模糊控制規(guī)則是在專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上推理得出，或者是在模糊控制器控制過程中總結(jié)歸納得出。模糊規(guī)則選用Mamdani型，Mamdani型一般表示為：IF前提，THEN結(jié)論。根據(jù)實(shí)驗(yàn)及專家經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則表。將偏差的模糊論域[-0.9,0.9]分為七個(gè)模糊子集，PB、PM、PS、M、NS、NM、NB，分別表示偏差負(fù)大，即實(shí)際車距較大于設(shè)定車距，偏差負(fù)中，即實(shí)際車距大于設(shè)定車距，偏差負(fù)小，即實(shí)際車距略大于設(shè)定車距，偏差為零，即實(shí)際車距近似等于設(shè)定車距，偏差正小，即實(shí)際車距略小于設(shè)定車距，偏差正中，即實(shí)際車距小于設(shè)定車距，偏差正大，即實(shí)際車距較小于設(shè)定車距。同樣偏差變化率ec的模糊論域[-0.03,0.03]分為7個(gè)模糊子集，PB、PM、PS、M、NS、NM、NB，分別表示偏差變化率負(fù)大，即車距增大的變化率較快，偏差變化率負(fù)中，即車距增大的變化率略快，偏差變化率負(fù)小，即車距增大的變化率較慢，偏差變化率為零集，即車距變化率基本穩(wěn)定，偏差變化率正小，即車距減小的變化率較慢，偏差變化率正中，即車距減小的變化率略快，偏差變化率正大，即車距減小的變化率較快。當(dāng)偏差e及偏差變化率ec都落在正大模糊子集時(shí)，表示實(shí)際車距遠(yuǎn)小于設(shè)定車距，并且車距減小的趨勢(shì)還在擴(kuò)大，因此系統(tǒng)的輸出u應(yīng)快速做出反應(yīng)，通過減小加速度實(shí)現(xiàn)實(shí)際車距反向逼近設(shè)定車距。當(dāng)偏差e及偏差變化率ec都落在負(fù)大模糊子集時(shí)，表示當(dāng)前實(shí)際車距遠(yuǎn)大于設(shè)定車距，并且車距增大的趨勢(shì)還在擴(kuò)大，因此系統(tǒng)的輸出u應(yīng)快速做出反應(yīng)，通過增大加速度實(shí)現(xiàn)實(shí)際車距逼近設(shè)定車距。通過以上分析，可以得出模糊推理規(guī)則表D-2。表D-2模糊推理規(guī)則表ue（NB）e（NM）e（NS）e（ZE）e（PS）e（PM）e（PB）ec（NB）PBPBPMPMPSZEZEec（NM）PBPBPMPSPSZEZEec（NS）PMPMPMPSZENSNSec（ZE）PMPMPSZENSNMNM表D-2模糊推理規(guī)則表(續(xù))ue（NB）e（NM）e（NS）e（ZE）e（PS）e（PM）e（PB）ec（PS）PSPSZENSNSNMNBec（PM）PSZENSNMNMNMNBec（PB）ZEZENMNMNMNBNBD.3解模糊化模糊控制器的輸出為模糊量，在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)有一個(gè)確定值才能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)輸出量模糊集進(jìn)行解模糊化，得到清晰精確的輸出值?？刂葡到y(tǒng)采用加權(quán)平均法進(jìn)行解模糊化，其輸出值見式（D.1）所示。系數(shù)的選擇根據(jù)實(shí)驗(yàn)而定。不同的系數(shù)決定系統(tǒng)具有不同的響應(yīng)特性。…（D.1）

（資料性）

領(lǐng)航跟隨法編隊(duì)隊(duì)形和智能壓路機(jī)路徑規(guī)劃E.1編隊(duì)隊(duì)形設(shè)計(jì)E.1.1設(shè)定線形時(shí)，應(yīng)保證壓路機(jī)群內(nèi)各壓路機(jī)無碰撞協(xié)同壓實(shí)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工區(qū)域的無遺漏均勻壓實(shí)。E.1.2通過攤鋪機(jī)機(jī)身兩側(cè)所安置的GNSS定位模塊獲得壓路機(jī)機(jī)群的作業(yè)范圍，并且根據(jù)壓路機(jī)機(jī)群配置信息將壓實(shí)區(qū)域分區(qū)，一臺(tái)智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)壓實(shí)區(qū)域。E.1.3根據(jù)壓路機(jī)振動(dòng)輪寬度、邊界信息與相鄰碾壓帶重疊距離要求將各區(qū)域劃分碾壓帶，通過分區(qū)情況確定智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)群的編隊(duì)信息。E.1.4假設(shè)壓路機(jī)機(jī)群內(nèi)有1臺(tái)領(lǐng)航壓路機(jī)與N臺(tái)跟隨壓路機(jī)，指定壓實(shí)區(qū)域中的某臺(tái)壓路機(jī)為領(lǐng)航壓路機(jī)，跟隨壓路機(jī)依次均布在領(lǐng)航壓路機(jī)左側(cè)或者右側(cè)。如圖E.1所示，機(jī)群中每一臺(tái)壓路機(jī)各自負(fù)責(zé)一塊壓實(shí)區(qū)域，第i個(gè)跟隨壓路機(jī)與領(lǐng)航壓路機(jī)的橫向距離為Li，分區(qū)寬度L由攤鋪機(jī)攤鋪寬度與壓路機(jī)臺(tái)數(shù)決定，每個(gè)壓實(shí)分區(qū)內(nèi)的碾壓帶數(shù)目m由分區(qū)寬度L、壓路機(jī)振動(dòng)輪寬度B與重疊寬度決定。圖E.1基于領(lǐng)航-跟隨法編隊(duì)結(jié)構(gòu)示意圖E.1.5假設(shè)機(jī)群內(nèi)各壓路機(jī)型號(hào)相同，攤鋪機(jī)的攤鋪寬度為W，分區(qū)個(gè)數(shù)等于壓路機(jī)臺(tái)數(shù)為N+1，則分區(qū)寬度為公式（E.1），相鄰壓路機(jī)間橫向距離為L，則左側(cè)或右側(cè)第i個(gè)壓路機(jī)與領(lǐng)航壓路機(jī)的橫向距離為公式（E.2）…（E.1）…（E.2）E.1.6按JTGF40要求，雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)在壓實(shí)瀝青混合料時(shí)，相鄰碾壓帶重疊寬度為振動(dòng)輪寬度的。假設(shè)壓路機(jī)振動(dòng)輪寬度為B，可初選重疊寬度，則初選碾壓帶數(shù)目為式（E.3）…（E.3）E.1.7對(duì)初選碾壓帶數(shù)目向上取整可得碾壓帶數(shù)目，則校正后重疊寬度為公式（E.4）…（E.4）E.2領(lǐng)航壓路機(jī)壓實(shí)路徑規(guī)劃E.2.1智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)機(jī)群在作業(yè)時(shí)，領(lǐng)航壓路機(jī)可從攤鋪機(jī)兩側(cè)的GNSS定位模塊中獲取t0時(shí)刻的攤鋪機(jī)上下邊界位置A0、B0。E.2.2領(lǐng)航壓路機(jī)在起點(diǎn)P0處開始?jí)簩?shí)，經(jīng)過從靜止加速至到達(dá)最優(yōu)壓實(shí)速度的前進(jìn)加速階段、以最優(yōu)壓實(shí)速度進(jìn)行作業(yè)的勻速壓實(shí)階段、從最優(yōu)壓實(shí)速度到靜止的前進(jìn)減速階段，到達(dá)距離攤鋪機(jī)安全距離的終點(diǎn)E0，完成前進(jìn)壓實(shí)作業(yè)；雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)從E0處開始倒退壓實(shí)，經(jīng)過從靜止加速至到達(dá)最優(yōu)壓實(shí)速度的倒退加速階段、以最優(yōu)壓實(shí)速度進(jìn)行作業(yè)的倒退勻速壓實(shí)階段、從最優(yōu)壓實(shí)速度到靜止的倒退減速階段，到達(dá)起點(diǎn)P0,完成后退壓實(shí)作業(yè)；重復(fù)以上動(dòng)作直至碾壓帶壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。見圖E.2。標(biāo)引序號(hào)說明A0——攤鋪機(jī)上邊界；B0——攤鋪機(jī)下邊界；P0——領(lǐng)航壓路機(jī)起點(diǎn)；E0——攤鋪機(jī)安全距離的終點(diǎn)。圖E.2基于領(lǐng)航壓路機(jī)壓實(shí)路線示意圖E.2.3從圖E.2可得，當(dāng)攤鋪機(jī)水平攤鋪時(shí)，壓路機(jī)前鋼輪中心點(diǎn)壓實(shí)路徑信息可表示為式（E.5）…（E.5）式中，s為從起點(diǎn)開始?jí)郝窓C(jī)行駛過的距離，x0、y0為起點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，S?為該碾壓帶的長度。由工藝要求可知，碾壓段的終點(diǎn)始終在攤鋪機(jī)后方間隔安全距離處，可根據(jù)攤鋪機(jī)上北斗定位模塊得出每一段長度Si的值。在進(jìn)行第一壓實(shí)區(qū)域的壓實(shí)作業(yè)時(shí)，x0=0，后續(xù)壓實(shí)區(qū)域的x0值為該碾壓道上一壓實(shí)終點(diǎn)橫坐標(biāo)減去搭接距離。E.2.4根據(jù)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪寬度B、重疊距離，碾壓道數(shù)可確定y0為式（E.6）?！‥.6）其中，a表示在該分區(qū)中的第a個(gè)碾壓帶。E.3換道路徑規(guī)劃E.3.1設(shè)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪寬度為B，相鄰碾壓帶之間的重疊距離為，則換道橫向距離為，換道縱向距離為。以曲線起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，則雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)換道模型為圖E.3所示。圖E.3換道模型E.3.2確定領(lǐng)航壓路機(jī)換道時(shí)的起點(diǎn)與終點(diǎn)信息，包括S曲線起始點(diǎn)的位置、速度和加速度以及S曲線終點(diǎn)的位置、速度和加速度。從而可得出換向時(shí)兩端點(diǎn)的狀態(tài)約束為公式（E.7）：…（E.7）其中，0時(shí)刻表示開始換道，T時(shí)刻表示結(jié)束換道時(shí)刻。E.3.3在開始和結(jié)束換道時(shí)，雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)皆為直線壓實(shí)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的起始點(diǎn)與終點(diǎn)曲率應(yīng)都為0。并且由于雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)向角度受限，壓路機(jī)換向過程中的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于壓路機(jī)最小轉(zhuǎn)彎半徑。綜上可得到S曲線起點(diǎn)、終點(diǎn)的位置與換道過程中的曲率約束為公式（E.8）：…（E.8）E.3.4以起始點(diǎn)位置為原點(diǎn)，換向方向?yàn)閄軸正方向建立局部笛卡爾坐標(biāo)系，則有五次多項(xiàng)式換道曲線方程為公式（E.9）：…（E.9）E.3.5由起點(diǎn)、終點(diǎn)狀態(tài)約束（E.8）與曲率約束（E.9）可得公式（E.10）…（E.10）其中，、為雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)換道終點(diǎn)在局部笛卡爾坐標(biāo)系中坐標(biāo)，為S型換道曲線的曲率，其表達(dá)式為公式（E.11）…（E.11）E.3.6將式（E.9）與式（E.10）帶入雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)五次多項(xiàng)式換道曲線表達(dá)式（E.8），得換道曲線方程為式（E.12）?！‥.12）E.3.7由于智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)采用雙鉸接結(jié)構(gòu)，在已知其前鋼輪中心點(diǎn)位置與航向信息的情況下，不能確定后鋼輪的位置與姿態(tài)，并且壓路機(jī)鉸接機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)限制，其鉸接轉(zhuǎn)向角度存在范圍限制，因此還需要對(duì)前后鋼輪與鉸接架的兩個(gè)鉸接角度進(jìn)行規(guī)劃。根據(jù)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型可知壓路機(jī)行駛時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑為公式（E.13）…（E.13）…（E.14）式中，見圖E.4，和分別表示后車體重心位置到鉸接點(diǎn)1的長度和前車體重心位置到鉸接點(diǎn)2的長度；表示鉸接架的長度；和分別表示兩個(gè)鉸接點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度；為前鋼輪中心點(diǎn)坐標(biāo)，為前鋼輪航向角，為前鋼輪行進(jìn)速度，與為智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)鉸接點(diǎn)1、2的轉(zhuǎn)向角速度；為換道軌跡曲線的曲率，為雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)參考行駛速度，與為鉸接點(diǎn)1、2參考轉(zhuǎn)向速度。圖E.4智能雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖E.3.8基于以下假設(shè)，則可有公式（E.15）：a）雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)參考鉸接轉(zhuǎn)向速度與均為零，并且鉸接角度很