[發明專利]基于高程圖和蟻群尋食的三維路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201310235123.9
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103295080A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 肖秦琨;王戈
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06T17/00;G06T19/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

一、技術領域：

本發明屬于人工智能機器人技術領域，具體涉及一種基于高程圖和蟻群尋食的三維路徑規劃方法。

二、背景技術：

針對無人車的路徑規劃研究，三維空間路徑規劃中的建模與避障

的算法成為當下亟待解決的問題。國內的一些高校和研究機構注意到這個領域的巨大潛力，已經開始這方面的研究?！鞍宋濉逼陂g研制了ATB-1（Autonomous?Test?Bed-1），由清華大學、國防科技大學、浙江大學、北京理工大學、南京理工大學聯合研制。在863專項支持下，清華大學開發了多功能室外智能移動機器人實驗平臺（THM?R-V），上海交通大學研制了211AMCTB及Frontier-ITM移動平臺，上海同濟大學的“春暉”地面無人車平臺，中國一汽和國防科技大學聯合研制的紅旗HQ-3無人車平臺。而在國外也有很多機構在無人車方面做了大量的工作并取得了很多科研成果。例如美國陸軍HoweandHowe公司的“粗齒鋸（Ripsaw-MSI）無人車平臺，美國卡奈基.梅隆大學研制應用于美國海軍陸戰隊“角斗士”（Gladiator）無人車平臺。

三、發明內容：

本發明提供一種基于高程圖和蟻群尋食的三維路徑規劃方法，以克服在非結構環境中三維環境復雜多變的缺點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：基于高程圖和蟻群尋食的三維路徑規劃方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

（1）利用抽象建模方法構造三維空間的仿真環境；

（2）將構造的三維空間進行表面的光滑處理；

（3）利用高程數學建模方法對已建立的三維地形進行數據采集，并形成高程圖的三維空間環境；

（4）將蟻群尋食方法分別運行在高程圖環境和抽象建模三維環境中，得到最優路徑。

所述的實現步驟（1）的具體步驟為：在matlab環境下進行三維環境建模，首先把三維地圖左下角的頂點作為三維空間的坐標原點O，在點O中建立三維坐標系，其中，x軸為沿經度增加的方向，y軸為沿緯度增加的方向，z軸為垂直于海平面方向；在該坐標系中以點O為頂點，沿x軸方向取三維地圖的最大長度ON，沿y軸方向取三維地圖的最大長度OO’，沿z軸方向取三維最大長度OP，構造了包含三維地圖的立方體區域OPMN-O’P’M’N’，該區域即為三維路徑的規劃空間。

所述的實現步驟（2）的具體步驟為：在matlab環境中輸入以下步驟：????

pause(3)

surfl(x1,y1,z)

shading?interp

colormap?pink

即可將構造的三維空間表面進行光滑處理。

所述的實現步驟（3）的具體步驟為：

假設三維激光測距系統采集的一組數據為w_i={w₁,w₂,…,w_n}，xy為任一激光點的三維直角坐標，數據對應方差為σ_i²={σ₁²,σ₂²,…,σ_n²}，σ_i²為相應激光點的方差，在構建高程圖環境之前，將xy平面平均劃分為多個柵格C_ij,?i和j表示柵格編號，并在柵格中存儲其周圍8個柵格的索引，考慮到存儲量、噪聲敏感度和后續的路徑規劃，將柵格尺寸設定為約等于機器人最長邊長；

把激光點對應到相應的柵格中,?在xy平面上激光點的分布函數近似為正態分布：

??????????????（1）