【技术实现步骤摘要】
基于动态球形窗口的三维空间路径规划方法
本专利技术涉及三维空间环境感知建模与路径规划技术，尤其涉及一种基于动态球形窗口在三维空间进行快速路径规划的方法。
技术介绍
路径规划技术是机器人、无人机等无人系统投入实际应用时所必需的重点技术。随着当前传感器技术的不断突破，对于环境感知的速度与精度也不断提高，在此基础上可以更为准确安全的进行无人系统的路径规划。路径规划的目的是在有障碍物的环境中按照某种评价指标寻找一条从起始点到目标点的最优或次优无碰撞路径。现有技术可大致分为全局路径规划与局部路径规划两大类。全局路径规划是指在有先验地图信息的基础上，利用全局地图信息找到符合要求的从起始点到达目标点的最优路径。全局路径规划的优势是其充分考虑到了整体地图信息，并且可以得到全局唯一的最优路径。但是由于其严重依赖于先验信息以及有着庞大的计算量，因此实时性较差。局部路径规划技术则侧重考虑无人系统当前位置周围的环境信息，这使得无人系统有着较好的避障能力。因此，与全局路径规划相比，局部规划技术有着更好的实时性以及实用性，对动态环境也有着较强的适应能力。动态窗口法是一种局部路径规划方法，相比...
【技术保护点】
1.一种基于动态球形窗口的三维空间路径规划方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)感知环境得到环境三维点云，对此三维点云进行滤波整合；(2)设置障碍物特征地图分辨率Res，将滤波整合后的三维点云插入地图，得到基于空间栅格的障碍物特征地图M(Res)；(3)根据场景、目标物大小确定障碍物探测窗口W(a，b，h)的三维尺寸：长a，宽b，高h，以当前点O′为中心展开该窗口；(4)建立空间球形窗口采样模型S(R)，初始化球体最大半径R，在球形窗口中，采样得到空间点记为P，在特征地图M中确定点P的可访问性，如果可访问则将其加入候选列表Candidate；(5)建立统一评价函数模型F(P...
【技术特征摘要】
1.一种基于动态球形窗口的三维空间路径规划方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)感知环境得到环境三维点云，对此三维点云进行滤波整合；(2)设置障碍物特征地图分辨率Res，将滤波整合后的三维点云插入地图，得到基于空间栅格的障碍物特征地图M(Res)；(3)根据场景、目标物大小确定障碍物探测窗口W(a，b，h)的三维尺寸：长a，宽b，高h，以当前点O′为中心展开该窗口；(4)建立空间球形窗口采样模型S(R)，初始化球体最大半径R，在球形窗口中，采样得到空间点记为P，在特征地图M中确定点P的可访问性，如果可访问则将其加入候选列表Candidate；(5)建立统一评价函数模型F(P)：F(P)＝α·direction(θφ)+β·dist(P，W)+γ·step(O′，P)其中，direction(θ，φ)是俯仰角θ-方位角φ的方向评价函数，用于评价从当前点O′出发到候选点P的角度与当前点O′到最终目标点T的角度之间的差距；dist(P，W)是安全性评价函数，计算候选点P到障碍物探测窗口W(a，b，h)内障碍物Obsi的最小距离，以此作为度量候选点安全性的指标；step(O′，P)为效率评价函数，计算从当前点O′到候选点P之间的步长，以此来表征路径效率；α，β，γ是子评价函数的三个权重参数，均取(0,1]；遍历候选列表Candidate，找到最优候选点作为局部目标点，并到达该局部目标点；(6)判断当前是否到达目标点T，计算当前点O′距离目标点T的直线距离d，设置距离阈值δ，当d≤δ时，认为已到达目标点，结束路径规划；否则，执行步骤(7)；(7)根据障碍物情况动态调整障碍物探测窗口W(a，b，h)尺寸、球形窗口采样模型S(R)的最大半径R以及到达目标的距离阈值δ，然后执行步骤(3)。2.根据权利要求1所述的基于动态球形窗口的三维空间路径规划方法，其特征在于，所述步骤(1)中，利用激光雷达/双目/深度相机感知环境得到环境三维点云，并对三维点云使用体素滤波器、统计滤波器进行滤波整合。3.根据权利要求1所述的基于动态球形窗口的三维空间路径规划方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈会良，杨嘉珩，胡文学，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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