HMI地图管理

无人叉车仓库狭窄通道避障与路径规划产品需求文档（PRD）

一、版本历史

版本号	更新日期	更新内容	更新人	审核人	生效状态
V1.0	202X-X-X	首次搭建 PRD 框架，明确核心需求、功能规格及流程	XXX	XXX	草稿
V1.1	202X-X-X	补充避障传感器参数、路径规划算法细节，优化流程图	XXX	XXX	待评审
V1.2	202X-X-X	结合业务反馈调整非功能性需求指标，明确落地优先级	XXX	XXX	已生效

二、背景与目标（Why）

2.1 业务背景

随着仓储物流行业向 “高密度存储” 转型，仓库通道宽度逐步压缩至 2.5-3.5 米（狭窄通道标准），传统人工叉车作业面临三大痛点：① 通道空间有限，人员、货架、其他设备交叉作业时碰撞风险高，年事故率达 8%-12%；② 人工规划路径依赖经验，易出现迂回、拥堵，作业效率低（平均每小时仅完成 6-8 单）；③ 新员工培训周期长，对通道环境熟悉需 1-2 个月，且操作失误率高。

无人叉车作为自动化作业核心设备，在狭窄通道作业中需解决 “避障不及时”“路径不优化” 的核心问题，通过精准避障和智能路径规划，提升作业安全性、效率性，降低人力依赖。

2.2 核心目标

1. 安全目标：狭窄通道内避障成功率≥99.5%，无碰撞事故；针对动态障碍物（人员、移动设备）响应时间≤0.3 秒。

2. 效率目标：路径规划优化率≥30%（相比人工规划缩短路径长度），单小时作业量提升至 12-15 单；通道内会车、避让耗时≤10 秒 / 次。

3. 适配目标：支持通道宽度 2.5-3.5 米，兼容不同货架布局（横梁式、穿梭式）、地面材质（水泥、防滑垫）。

4. 易用目标：避障与路径规划状态可视化，支持远程监控；异常情况（如无法避障）自动报警并给出解决方案。

三、需求详述（What）

3.1 功能需求

3.1.1 狭窄通道环境感知与障碍物检测

1. 支持检测两类障碍物：① 静态障碍物（货架、托盘、墙角）；② 动态障碍物（人员、其他无人叉车、手动叉车）。

2. 检测范围：前方 0.5-5 米，左右两侧 0.3-2 米（覆盖通道全宽度）；检测精度≤±5cm。

3. 障碍物分类识别：自动区分障碍物类型（人员 / 设备 / 固定设施），并标注危险等级（高 / 中 / 低）。

3.1.2 多场景避障策略

1. 动态避障：检测到移动障碍物（如人员横穿通道），立即执行 “减速→停止→等待” 流程；若障碍物持续停留超过 10 秒，自动规划绕行路径（需满足通道宽度冗余≥0.5 米）。

2. 静态避障：遇到货架偏移、散落托盘等固定障碍物，自动调整路径（偏移量≤0.3 米），确保与障碍物安全距离≥0.2 米。

3. 会车避障：狭窄通道内两台无人叉车相遇时，自动识别优先级（依据任务紧急度、负载状态），低优先级叉车自动避让至预设会车点（如通道加宽段、货架间隙），避让过程无卡顿。

4. 紧急避障：当障碍物进入危险范围（≤0.5 米），触发紧急制动，制动距离≤0.2 米。

3.1.3 狭窄通道路径规划

1. 初始路径规划：接收任务（如从 A 货架到 B 货架）后，基于仓库电子地图，自动规划最短路径，同时规避已知静态障碍物（货架、立柱），路径宽度预留≥0.3 米安全冗余。

2. 动态路径调整：作业过程中检测到新障碍物（如临时堆放的货物），实时重新规划路径，调整时间≤1 秒，且新路径长度不超过原路径的 1.2 倍。

3. 拥堵规避：实时获取通道内其他无人叉车的位置信息，若预测到拥堵点（如 3 台以上设备汇聚），提前调整路径，绕开拥堵区域。

4. 路径优先级规则：① 紧急任务（如紧急补货）路径优先级最高；② 空载叉车避让负载叉车；③ 小吨位叉车避让大吨位叉车。

3.1.4 状态可视化与报警

1. 本地可视化：无人叉车操作面板实时显示当前路径、障碍物位置（图标标注）、避障策略（如 “减速避让”“绕行”）。

2. 远程监控：仓库管理系统（WMS）实时同步路径规划轨迹、避障事件（时间、位置、障碍物类型），支持地图缩放查看。

3. 报警机制：① 避障失败（如通道过窄无法绕行）时，立即发出声光报警，同时向 WMS 发送报警信息（含位置、障碍物图片）；② 路径规划超时（≥3 秒），自动降级为预设备用路径，并提示人工介入。

3.2 业务场景需求

1. 货架存取货场景：在狭窄通道内精准定位货架货位，避开工位周围的托盘、工具，路径贴合货架边缘（安全距离≥0.2 米）。

2. 货物转运场景：从入库口到货架区、货架区到出库口的转运过程中，动态避让通道内的人员、其他设备，确保路径不迂回。

3. 多车协同场景：3 台以上无人叉车同时在同一通道作业时，无拥堵、无碰撞，作业效率不低于单台作业的 80%。

四、流程图

4.1 核心作业流程（含避障与路径规划）

4.2 障碍物避让决策流程

五、功能规格 (Function Spec)

5.1 硬件功能规格

5.1.1 传感器配置

传感器类型	数量	核心参数	功能用途
激光雷达	2 个	探测距离 0.1-50 米，角分辨率 0.1°，刷新率 10Hz	主要障碍物检测、距离测量
视觉摄像头	2 个	1080P 分辨率，帧率 30fps，支持夜间红外拍摄	障碍物分类（人员 / 设备）、图像采集
超声波传感器	4 个	探测距离 0.02-4 米，响应时间≤10ms	近距离障碍物辅助检测（≤1 米）
惯性导航模块（IMU）	1 个	定位精度 ±2cm，更新频率 100Hz	路径轨迹修正、自身位置定位

5.1.2 执行机构规格

1. 制动系统：电磁制动，制动响应时间≤0.1 秒，制动距离≤0.2 米（行驶速度≤1.5m/s 时）。

2. 转向系统：电动助力转向，转向角度范围 ±90°，转向精度 ±1°，支持原地转向（适配狭窄通道）。

3. 行驶速度：狭窄通道内最高速度≤1.5m/s，避障时减速至≤0.5m/s。

5.2 软件功能规格

5.2.1 障碍物检测算法

1. 采用 “激光雷达 + 视觉融合检测算法”，识别准确率≥99%。

2. 动态障碍物跟踪算法：基于卡尔曼滤波，预测障碍物移动轨迹，预测误差≤10cm。

5.2.2 路径规划算法

1. 核心算法：A算法（初始路径规划）+ D Lite 算法（动态路径调整），规划时间≤1 秒。

2. 约束条件：路径宽度≥无人叉车宽度 + 0.3 米（安全冗余）；转弯半径≤1.5 米（适配狭窄通道转向）。

3. 多车协同算法：基于分布式调度策略，实时同步车辆位置信息，调度响应时间≤0.5 秒。

5.2.3 可视化与报警规格

1. 本地显示：7 英寸触控屏，显示路径地图（比例尺 1:100）、障碍物图标（不同颜色区分类型：红色 = 高危险，黄色 = 中危险，蓝色 = 低危险）、避障状态文字提示。

2. 远程监控：支持在 WMS 系统中查看单台 / 多台叉车的实时路径、避障事件日志（含时间、位置、处理结果），日志保留 90 天。

3. 报警规格：声音报警（音量≥80dB）、灯光报警（红色 LED 灯闪烁），报警信息包含 “障碍物位置 + 类型 + 处理建议”。

核心作业流程（含避障与路径规划）

障碍物避让决策流程

室内地图管理系统需求文档

一、文档概述

本需求文档旨在描述室内地图管理系统的功能、界面及交互要求，为开发团队提供明确的开发依据，以便生成相应的原型图和进行后续的系统开发。该系统主要用于对室内地图进行创建、编辑、管理和监控等操作。

二、界面总体布局

（一）顶部栏

1. 左上角：包含系统标志或名称，增强品牌识别度。

2. 左侧菜单图标：点击后展开侧边导航栏，用于切换不同功能模块，如主页、地图、任务、日志、权限、设置等。

3. 中间区域：显示当前所选功能模块的名称，如“地图”。

4. 右侧区域：

   • 报警信息：以数字形式实时显示当前系统的报警数量，如“报警信息：0/0”，点击后可查看详细的报警列表和相关信息。
   • 登录信息：显示当前登录用户的状态，如“登录”，点击后可弹出用户信息及操作选项，如修改密码、退出登录等。
   • 电量显示：以百分比形式显示设备的电量情况，如“90%”。

（二）左侧导航栏

1. 主页：点击后进入系统主页，展示系统的主要功能和快捷入口。
2. 地图：当前所处功能模块，用于地图的查看、编辑和管理。
3. 任务：用于创建、分配和跟踪与地图相关的任务，如地图更新任务、区域巡检任务等。
4. 日志：记录系统操作日志和报警日志，方便用户查询和追溯历史记录。
5. 权限：用于管理系统用户的角色和权限，确保不同用户具有合适的操作权限。
6. 设置：用于配置系统的各项参数，如地图显示参数、报警阈值等。

（三）主体工作区

1. 地图显示区域：占据界面的主要部分，用于展示室内地图。地图应支持缩放、平移等基本操作，用户可以通过鼠标滚轮或手势进行操作。

2. 工具栏：位于地图显示区域上方，包含以下工具按钮：

   • 居中：将地图视图居中到初始位置或指定位置。
   • 旋转：对地图进行旋转操作，方便从不同角度查看。
   • 重定位：重新定位地图的中心点或特定地标。
   • 擦除：用于擦除地图上的某些元素或标记。
   • 补图：允许用户在地图上补充缺失的部分或添加新的地标。
   • 撤销：撤销上一步的操作。
   • 恢复：恢复被撤销的操作。
   • 删除：删除地图上的选中元素。
   • 保存：保存对地图所做的所有更改。

（四）右侧工具栏

1. 点位：用于在地图上添加、编辑和删除点位信息，点位可以代表房间、设备、人员位置等。
2. 虚拟墙：允许用户在地图上绘制虚拟墙，用于划分不同的区域或限制人员的通行范围。
3. 禁区：用于标记地图上的禁区，当人员或设备进入禁区时触发报警。

（五）底部状态栏

1. 主页：点击后返回系统主页。
2. 地图：当前所处功能模块的快捷入口。
3. 任务：点击后进入任务管理页面。
4. 日志：点击后进入日志查看页面。
5. 权限：点击后进入权限管理页面。
6. 设置：点击后进入系统设置页面。
7. 音量：用于控制系统提示音的开关和音量大小。
8. 重启：点击后重启系统或相关服务。

三、功能需求

（一）地图操作功能

1. 用户能够通过工具栏中的按钮对地图进行缩放、平移、旋转等操作，操作过程应流畅自然。
2. 支持多种地图导入格式，如常见的图像格式（PNG、JPEG等）和矢量地图格式（SVG等），并能够自动识别地图的比例尺和坐标系。
3. 用户可以在地图上添加、编辑和删除各种元素，如点位、虚拟墙、禁区等，并能够设置这些元素的属性，如名称、颜色、描述等。

（二）点位管理功能

1. 用户可以点击“点位”按钮在地图上添加新的点位，输入点位的名称、描述等信息，并选择合适的图标进行标记。
2. 支持对已有的点位进行编辑，包括修改点位的名称、位置、属性等信息，以及删除不再需要的点位。
3. 点位可以与其他功能模块进行关联，如在任务管理中指定任务的目标点位，在日志中记录人员或设备到达的点位等。

（三）虚拟墙和禁区管理功能

1. 用户可以使用“虚拟墙”按钮在地图上绘制虚拟墙，通过鼠标拖动的方式确定虚拟墙的起点和终点，虚拟墙应具有阻挡通行的视觉效果。
2. 点击“禁区”按钮可以在地图上标记禁区，支持绘制不同形状的禁区，如矩形、圆形等，并设置禁区的名称、描述和报警规则。
3. 当人员或设备接近或进入禁区时，系统应根据设置的报警规则触发相应的报警，如声音报警、弹出报警窗口等。

（四）任务管理功能

1. 用户可以在“任务”模块中创建新任务，指定任务的名称、描述、执行时间、负责人等信息，并关联相关的地图点位或区域。
2. 支持对任务进行分配、修改和删除操作，以及查看任务的执行进度和历史记录。
3. 任务执行过程中，系统应能够实时监控任务的执行状态，并根据需要向相关人员发送提醒和通知。

（五）日志管理功能

1. 系统自动记录所有的操作日志和报警日志，包括操作时间、操作人员、操作内容、报警类型、报警时间等信息。
2. 用户可以在“日志”模块中查看日志列表，支持按时间、类型、关键字等进行筛选和排序。
3. 提供日志导出功能，用户可以将日志导出为常见的文件格式（如 CSV、Excel 等）进行进一步分析。

（六）权限管理功能

1. 管理员可以在“权限”模块中创建不同的用户角色，如管理员、普通用户、只读用户等，并为每个角色分配不同的操作权限。
2. 权限设置应细化到具体的功能模块和操作，如是否允许添加点位、是否可以修改地图等。
3. 支持用户账户的创建、修改和删除操作，以及对用户密码的管理。

（七）系统设置功能

1. 用户可以在“设置”模块中对地图的显示参数进行配置，如地图的颜色、透明度、字体大小等。
2. 设置报警阈值，如距离阈值的设定，当人员或设备与某个点位的距离小于设定的阈值时触发报警。
3. 配置系统的其他参数，如数据备份周期、日志保存时间等。

四、交互需求

（一）操作反馈

1. 用户在执行各项操作（如添加点位、保存地图等）后，系统应及时给予操作成功的反馈提示，如弹出提示框显示“操作成功”。
2. 当操作失败时，系统应明确告知失败原因，如“网络连接失败，请检查网络设置”。

（二）鼠标和键盘交互

1. 支持常见的鼠标操作，如单击、双击、右键菜单等，用于执行地图操作、点位编辑等功能。
2. 提供键盘快捷键，方便用户快速执行常用操作，如 Ctrl + S 用于保存地图，Ctrl + Z 用于撤销操作等。

（三）数据交互

1. 系统应能够与外部设备（如传感器、机器人等）进行数据交互，实时获取人员或设备的位置信息，并在地图上进行显示。
2. 支持数据的上传和下载功能，用户可以将地图数据和任务数据上传到服务器进行备份，也可以从服务器下载最新的数据和配置信息。

五、性能需求

（一）响应时间

1. 系统的界面响应时间应控制在 1 秒以内，确保用户操作的流畅性。
2. 地图的加载时间应根据地图的大小和复杂度合理控制，一般应在 5 秒以内。

（二）数据处理能力

1. 系统应能够处理大量的点位、虚拟墙和禁区数据，保证地图的显示和操作的流畅性。
2. 在多用户并发操作的情况下，系统应具有良好的稳定性和数据处理能力，避免出现数据冲突和系统崩溃的情况。

六、兼容性需求

（一）浏览器兼容性

1. 系统应兼容主流的浏览器，如 Chrome、Firefox、Safari、Edge 等，确保在不同浏览器上的显示和功能一致。

（二）设备兼容性

1. 支持在桌面电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机等多种设备上访问和使用，界面应能够自适应不同设备的屏幕尺寸和分辨率。

七、安全性需求

（一）用户认证和授权

1. 系统应采用安全的用户认证机制，如用户名/密码认证、验证码认证等，确保只有合法用户能够登录系统。
2. 对用户的操作进行严格的授权管理，不同角色的用户只能访问和操作其权限范围内的功能和数据。

（二）数据安全

1. 系统应采用加密技术对用户的登录信息和重要数据进行加密存储，防止数据泄露和篡改。
2. 定期对数据进行备份，确保在数据丢失或损坏的情况下能够及时恢复。

八、原型图要求

1. 原型图应准确反映上述界面布局和功能需求，使用专业的原型设计工具（如 Axure、Sketch、Figma 等）进行制作。
2. 原型图应具备交互性，能够模拟用户的基本操作，如点击按钮、拖动元素等，以便更好地展示系统的功能和交互流程。
3. 原型图应包含必要的标注和说明，对界面的各个元素、功能按钮的作用和操作方法进行详细解释，方便开发团队理解和实现。