[發明專利]一種基于GNG網絡的可刪減環境拓撲地圖構建方法

在審

• 申請號: 202011056397.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112344934A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 阮曉鋼;張家輝;黃靜;朱曉慶;于乃功;劉鵬飛;郭威
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于GNG網絡的可刪減環境拓撲地圖構建方法，其特征在于，包括以下步驟:

第一步、初始化輸入空間N；

第二步、初始化網絡A；

第三步、更新輸入空間N；

第四步、執行GNG算法；通過不斷增加節點個數及調整網絡內節點所在位置，用GNG網絡對機器人所在環境進行拓撲描述，生成機器人導航所用的拓撲地圖；

第五步、執行網絡修剪算法；對已經生成的拓撲地圖中冗余點存在部分進行修剪，得到簡潔的拓撲地圖。

2.根據權利要求1所述的一種基于GNG網絡的可刪減環境拓撲地圖構建方法，其特征在于，第一步中：依據輸入空間N的大小獲得添加一個新的輸入信號的概率p_(ξ)，其中

3.根據權利要求1所述的一種基于GNG網絡的可刪減環境拓撲地圖構建方法，其特征在于，第二步中包括：

步驟2-1：初始化GNG網絡結構A；在空間中任意選取兩個點a與b并設定為機器人所在環境拓撲結構的原始狀態，則A＝{a,b}；

步驟2-2：依概率p_(ξ)賦予兩個點a和b的隨機位置向量與初始化鄰接矩陣為空集，C＝0。

4.根據權利要求1所述的一種基于GNG網絡的可刪減環境拓撲地圖構建方法，其特征在于，第三步中包括：

步驟3-1：更新輸入空間N；隨機添加一個新的輸入信號的概率為p_(ξ)，并依據此概率生成一個新的輸入信號ξ；

步驟3-2：計算信號ξ與節點空間中每個節點的歐氏距離，并找出信號ξ的最近鄰節點及次近鄰節點；假設c₁為信號ξ的最近鄰節點，假設c₂為信號ξ的次近鄰節點；計算方法為：

其中，c₁、c₂∈A；argmin函數為使目標函數達到最小值時自變量的取值；由此可知，c₁為輸入信號ξ與原空間中所有節點中最接近的節點的權向量；c₂為輸入信號ξ與原空間中所有節點中次接近的節點權向量。