一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種計(jì)算方法，具體涉及一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)境認(rèn)知及建模是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺(tái)自主導(dǎo)航的基本前提。機(jī)器人平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程 中依靠傳感器獲取對(duì)環(huán)境的感知信息，同時(shí)創(chuàng)建環(huán)境地圖。一個(gè)合理的環(huán)境地圖有益于減 少用于路徑搜索的環(huán)境區(qū)域面積，提高路徑搜索的效率。
[0003] -種表不環(huán)境的模型柵格地圖將環(huán)境分解成一系列離散的柵格，通常米用0、1值 定義柵格的通行（〇)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(shí)并未考慮機(jī)器人平臺(tái)的尺寸信息，導(dǎo)致在進(jìn)行路徑搜索時(shí)需要根據(jù)機(jī) 器人平臺(tái)尺寸確定柵格的通過性，同時(shí)搜索環(huán)境區(qū)域增大，搜索效率低。
[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮?00810194812. 9的中國(guó)專利公開了一種基于柵格數(shù)據(jù)的空間成本距離 計(jì)算方法，該方法主要用于計(jì)算空間內(nèi)任意位置到達(dá)另一空間位置所需要的最小空間成本 距離值，而對(duì)柵格單元的數(shù)值沒有給出明確的計(jì)算方法。申請(qǐng)?zhí)枮?00810143537. 8的中國(guó) 專利公開了一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)柵格地圖創(chuàng)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(tài)，僅計(jì)算柵格置信度，完成柵格地圖創(chuàng)建，在地圖創(chuàng)建過程 中并未考慮柵格通行成本值的具體計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，該方法根據(jù)機(jī)器人平臺(tái) 尺寸計(jì)算每個(gè)柵格的通行成本，以數(shù)值化表示，能適用于為各種規(guī)則、不規(guī)則機(jī)器人平臺(tái)建 立柵格地圖，柵格通行成本分配合理，計(jì)算過程簡(jiǎn)單。
[0006] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，所述方法包括：
[0008] 獲取激光傳感器數(shù)據(jù)并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0009] 對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化，生成初始柵格地圖；
[0010] 對(duì)初始柵格地圖進(jìn)行膨脹處理；
[0011] 根據(jù)機(jī)器人平臺(tái)尺寸重新計(jì)算每個(gè)小柵格的通行成本。
[0012] 優(yōu)選的，所述激光傳感器數(shù)據(jù)包括，以激光傳感器的重心為極坐標(biāo)原點(diǎn)建立極坐 標(biāo)系，探測(cè)前方IOm且角度在-45°?225°以內(nèi)的物體與極坐標(biāo)原點(diǎn)之間弧長(zhǎng)和角度值； 其中，所述激光傳感器為安裝在機(jī)器人平臺(tái)前方的單線激光傳感器。
[0013] 優(yōu)選的，所述預(yù)處理包括：通過以太網(wǎng)將所述激光傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)，所述 工控機(jī)根據(jù)激光傳感器和機(jī)器人平臺(tái)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將激光傳感器數(shù)據(jù)投影到機(jī)器人平 臺(tái)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換包括：以（Pi，￠0表示任一激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn) 在極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，根據(jù)激光傳感器直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取激光傳感器數(shù)據(jù)并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化，生成初始柵格地圖； 對(duì)初始柵格地圖進(jìn)行膨脹處理； 根據(jù)機(jī)器人平臺(tái)尺寸重新計(jì)算每個(gè)小柵格的通行成本。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述激光 傳感器數(shù)據(jù)包括，W激光傳感器的重也為極坐標(biāo)原點(diǎn)建立極坐標(biāo)系，探測(cè)前方10m且角度 在-45°?225° W內(nèi)的物體與極坐標(biāo)原點(diǎn)之間弧長(zhǎng)和角度值；其中，所述激光傳感器為安 裝在機(jī)器人平臺(tái)前方的單線激光傳感器。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述預(yù)處理 包括；通過W太網(wǎng)將所述激光傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)，所述工控機(jī)根據(jù)激光傳感器和機(jī) 器人平臺(tái)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將激光傳感器數(shù)據(jù)投影到機(jī)器人平臺(tái)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換包括；W ( />1，護(hù)）表示任一激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)在極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，根據(jù)激光傳感器直 角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系
計(jì)算該激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)在 直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（Xi，yi); W (ly(t)，ly(t))表示激光傳感器坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用
將激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)在直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（Xi，yi)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系下的 坐標(biāo)（Xgi，ygi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述有效數(shù) 據(jù)包括，隨著機(jī)器人平臺(tái)移動(dòng)，不斷對(duì)激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，生成大地坐標(biāo)系下 的坐標(biāo)集合。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述對(duì)有效 數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化包括：將占據(jù)柵格通行成本設(shè)定為254,自由柵格通行成本設(shè)定為0,存儲(chǔ) 在工控機(jī)內(nèi)；在每個(gè)小柵格（x,i，cost J中，為行數(shù)，y d為列數(shù)，cost 為通行成本； 所述占據(jù)柵格為存在激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn)的柵格；所述自由柵格為不存在激光傳感器數(shù)據(jù)點(diǎn) 的柵格。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，所述對(duì)初始 柵格地圖進(jìn)行膨脹處理包括，設(shè)定機(jī)器人平臺(tái)外形的內(nèi)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Gd(x,i，y,i，0); 在柵格膨脹區(qū)域半徑P的范圍內(nèi)，遍歷Gd到占據(jù)柵格點(diǎn)的歐幾里得距離，計(jì)算G d到占 據(jù)柵格的最小距離cL。。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，其特征在于，根據(jù)dmh(Gj 與機(jī)器人平臺(tái)外形的內(nèi)切圓半徑r和外接圓半徑R之間的大小關(guān)系，重新計(jì)算該柵格點(diǎn)的 柵格通行成本cost…生成柵格地圖

式中，f為控制柵格通行成本衰減的比例因子，f越大，柵格通行成本衰減越快。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種柵格地圖通行成本的計(jì)算方法，所述方法包括：獲取激光傳感器數(shù)據(jù)并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化，生成初始柵格地圖；對(duì)初始柵格地圖進(jìn)行膨脹處理；根據(jù)機(jī)器人平臺(tái)尺寸重新計(jì)算每個(gè)小柵格的通行成本；通過該方法減少了路徑搜索的搜索面積，在保證獲得路徑可通過的同時(shí)，提高了搜索效率。
【IPC分類】G01C21-00, G09B29-10
【公開號(hào)】CN104599588
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510080071
【發(fā)明人】張浩杰, 蘇波, 宋海平, 藍(lán)偉, 熊巍
【申請(qǐng)人】中國(guó)北方車輛研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日