[發明專利]一種柵格地圖通行成本的計算方法

有效

• 申請號: 201510080071.1
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104599588B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 張浩杰;蘇波;宋海平;藍偉;熊巍
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G09B29/10
• 分類號: G09B29/10;G01C21/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種計算方法，具體涉及一種柵格地圖通行成本的計算方法。

背景技術

環境認知及建模是實現機器人平臺自主導航的基本前提。機器人平臺在運動過程中依靠傳感器獲取對環境的感知信息，同時創建環境地圖。一個合理的環境地圖有益于減少用于路徑搜索的環境區域面積，提高路徑搜索的效率。

一種表示環境的模型柵格地圖將環境分解成一系列離散的柵格，通常采用0、1值定義柵格的通行(0)和不通行(1)兩種屬性。采用這種方法生成的柵格通行成本地圖，在定義柵格通行成本時并未考慮機器人平臺的尺寸信息，導致在進行路徑搜索時需要根據機器人平臺尺寸確定柵格的通過性，同時搜索環境區域增大，搜索效率低。

申請號為200810194812.9的中國專利公開了一種基于柵格數據的空間成本距離計算方法，該方法主要用于計算空間內任意位置到達另一空間位置所需要的最小空間成本距離值，而對柵格單元的數值沒有給出明確的計算方法。申請號為200810143537.8的中國專利公開了一種實時數據融合的移動機器人平臺柵格地圖創建方法，該方法將柵格定義為空閑、被占用和不確定三種狀態，僅計算柵格置信度，完成柵格地圖創建，在地圖創建過程中并未考慮柵格通行成本值的具體計算方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種柵格地圖通行成本的計算方法，該方法根據機器人平臺尺寸計算每個柵格的通行成本，以數值化表示，能適用于為各種規則、不規則機器人平臺建立柵格地圖，柵格通行成本分配合理，計算過程簡單。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種柵格地圖通行成本的計算方法，所述方法包括：

獲取激光傳感器數據并對其數據進行預處理；

對有效數據進行柵格化，生成初始柵格地圖；

對初始柵格地圖進行膨脹處理；

根據機器人平臺尺寸重新計算每個小柵格的通行成本。

優選的，所述激光傳感器數據包括，以激光傳感器的重心為極坐標原點建立極坐標系，探測前方10m且角度在-45°～225°以內的物體與極坐標原點之間弧長和角度值；其中，所述激光傳感器為安裝在機器人平臺前方的單線激光傳感器。

優選的，所述預處理包括：通過以太網將所述激光傳感器數據發送至工控機，所述工控機根據激光傳感器和機器人平臺之間的坐標轉換將激光傳感器數據投影到機器人平臺。

進一步地，所述坐標轉換包括：以表示任一激光傳感器數據點在極坐標系下的坐標，根據激光傳感器直角坐標系和極坐標系之間的坐標轉換關系計算該激光傳感器數據點在直角坐標系下的坐標(x_i，y_i)；

以(l_x(t)，l_y(t))表示激光傳感器坐標系和大地坐標系之間的坐標轉換關系，利用將激光傳感器數據點在直角坐標系下的坐標(x_i，y_i)轉換為大地坐標系下的坐標(x_gi，y_gi)。

優選的，所述有效數據包括，隨著機器人平臺移動，不斷對激光傳感器數據點進行坐標轉換，生成大地坐標系下的坐標集合。

優選的，所述對有效數據進行柵格化包括：將占據柵格通行成本設定為254，自由柵格通行成本設定為0，存儲在工控機內；在每個小柵格(x_si，y_si，cost_si)中，x_si為行數，y_si為列數，cost_si為通行成本；所述占據柵格為存在激光傳感器數據點的柵格；所述自由柵格為不存在激光傳感器數據點的柵格。

優選的，所述對初始柵格地圖進行膨脹處理包括，設定機器人平臺外形的內切圓半徑為r，外接圓半徑為R，初始柵格地圖中任一自由柵格為G_si(x_si,y_si,0)；

在柵格膨脹區域半徑P的范圍內，遍歷G_si到占據柵格點的歐幾里得距離，計算G_si到占據柵格的最小距離d_min。

進一步地，根據d_min(G_si)與機器人平臺外形的內切圓半徑r和外接圓半徑R之間的大小關系，重新計算該柵格點的柵格通行成本cost_si，生成柵格地圖