[發(fā)明專利]一種基于雙層圖的大尺度已知環(huán)境地圖創(chuàng)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010340760.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN111599009B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華謀;葉泳駿;陳新度;吳磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/05
• 分類號(hào): G06T17/05;G06T7/181;G06T7/149;G06T7/11
• 代理公司: 廣州專理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44493
• 代理人: 王允輝

本發(fā)明公開了一種基于雙層圖的大尺度已知環(huán)境地圖創(chuàng)建方法，包括以下步驟：S1，使用九宮格方法對(duì)平面柵格地圖進(jìn)行分割；S2，構(gòu)建第一層圖模型；S3，構(gòu)建第二層圖模型。本發(fā)明針對(duì)大尺度已知環(huán)境下的軌跡規(guī)劃問題，提前構(gòu)建地圖中的凸安全節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)建雙層圖模型，避免了在實(shí)時(shí)規(guī)劃過程中重復(fù)生成凸安全區(qū)域造成的效率降低問題，進(jìn)一步提升了大尺度已知環(huán)境下軌跡規(guī)劃的速度，無需在實(shí)時(shí)的規(guī)劃中重新生成凸安全節(jié)點(diǎn)，減少了機(jī)器人在實(shí)時(shí)規(guī)劃中的計(jì)算量。與傳統(tǒng)的基于切線圖和Voronoi圖軌跡規(guī)劃方法相比，本專利的方法在第二層圖模型中凸安全節(jié)點(diǎn)上生成軌跡的質(zhì)量更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境地圖創(chuàng)建方法，具體涉及一種基于雙層圖的大尺度已知環(huán)境地圖創(chuàng)建方法。

背景技術(shù)

目前，環(huán)境地圖是移動(dòng)機(jī)器人在當(dāng)前環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵部分，機(jī)器人地圖創(chuàng)建問題，在結(jié)構(gòu)化、靜態(tài)、小尺度環(huán)境下已經(jīng)取得很多研究成果，但對(duì)于大尺度環(huán)境下的研究還不夠成熟，在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域最常見的地圖是柵格地圖，但是當(dāng)柵格地圖的尺寸和分辨率提高時(shí)，將會(huì)大大降低路徑搜索的效率，傳統(tǒng)的基于切線圖和Voronoi圖軌跡規(guī)劃方法雖然能夠解決這些問題，但是傳統(tǒng)方法對(duì)障礙物的邊緣和頂點(diǎn)比較敏感，當(dāng)障礙物的邊緣是曲線或者無頂點(diǎn)時(shí)，切線圖和Voronoi圖方法均難以應(yīng)用，并且傳統(tǒng)方法生成的小車軌跡質(zhì)量不高等諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于雙層圖的大尺度已知環(huán)境地圖創(chuàng)建方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于雙層圖的大尺度已知環(huán)境地圖創(chuàng)建方法，包括以下步驟：

S1，使用九宮格方法對(duì)平面柵格地圖進(jìn)行分割；

S2，構(gòu)建第一層圖模型；

S3，構(gòu)建第二層圖模型。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括：

S11，讀取平面柵格地圖，其中黑色部分表示經(jīng)過膨脹的障礙物，白色部分表示移動(dòng)小車的可行通道；

S12，將步驟S11中的地圖劃分為9個(gè)大小相同的方塊；

S13，對(duì)方塊4和方塊5進(jìn)一步分割；

S14，重復(fù)步驟S13，一直分割到地圖中的格子分為兩類，第一類是完全不包含障礙物的格子，第二類是完全包含障礙物的格子；

S15，對(duì)格子的面積設(shè)置一個(gè)最小閾值，當(dāng)分割的格子面積小于這個(gè)閾值時(shí)則不再分割，具體閾值設(shè)置為多少需要根據(jù)地圖中障礙物的復(fù)雜度和需要的精度進(jìn)行設(shè)置；

S16，步驟S15中設(shè)置閾值的方法會(huì)產(chǎn)生大量的第三類格子，這類格子只包含部分障礙物，將這類格子當(dāng)作第二類格子。

更進(jìn)一步地，所述步驟S2包括：

S21，創(chuàng)建第一層節(jié)點(diǎn)；

S22，創(chuàng)建第一層邊。

更進(jìn)一步地，所述步驟S21包括：

S211，創(chuàng)建存儲(chǔ)所有節(jié)點(diǎn)的空結(jié)構(gòu)體nodes；

S212，取出其中一個(gè)第一類格子，創(chuàng)建該第一類格子對(duì)應(yīng)的新節(jié)點(diǎn)；

S213，設(shè)置第一類格子的節(jié)點(diǎn)id；

S214，計(jì)算第一類格子的中心坐標(biāo)并存儲(chǔ)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中；

S215，計(jì)算第一類格子的長(zhǎng)和寬并存儲(chǔ)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中；

S216，計(jì)算左下角坐標(biāo)、右上角坐標(biāo)等，存儲(chǔ)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中；

S217，將該節(jié)點(diǎn)放入存儲(chǔ)所有節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體nodes中；