一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法制造技术

本发明专利技术公开一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法，该算法分为全局/局部两阶段；首先，算法获取到无人平台当前的位姿，位姿图和导航地图，计算局部前沿点和候选回环点。若上述点存在，则进入局部探索阶段，通过快速随机生成树算法构建局部拓扑图，利用Dijkstra算法求解到达局部拓扑图的任意顶点的最短路径，对路径集根据局部探索与主动回环联合目标函数进行打分，求解最优路径，同时根据局部拓扑图和局部前沿点更新全局拓扑图和全局前沿点。反之，在局部范围无局部前沿点且无回环需求时，算法进入全局探索阶段，无人平台依据全局拓扑图前往未探索区域重新进行局部探索，直到完成指定区域探索之后，返回出发点，探索任务完成。探索任务完成。探索任务完成。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法


[0001]本专利技术属于地面无人平台感知与自主规划
，具体涉及一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法。

技术介绍

[0002]未知环境主动探索(Unknown Environment Autonomous Exploration)技术是指无人平台在缺乏先验信息的情况下自主地对未知环境进行搜索探测，收集环境信息，为后续处置提供有利支撑，可广泛应用于城市排爆排险、核生化环境勘测、矿洞救援、小行星开发等危险场景中。其意义在于不依赖于外部定位器件(如北斗定位)或人员操纵即可实现对复杂环境的勘测，大大降低了探测任务的危险性。即时定位与建图(Simultaneously Localization and Mapping,SLAM)算法是指利用环境感知传感器去确定自身位置的增量，从而确定本体在环境地图中的位置，同时根据位置信息和环境感知数据建立环境点云地图。其定位精度和建图质量直接决定了无人平台是否能够完成探索任务与完成探索任务的质量。因此如何通过主动路径规划方法去提升SLAM方法的精度是目前学者们本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获得无人平台实时的位姿图和导航地图，利用位姿图筛选候选回环点，利用位姿图中的当前位置信息和导航地图生成局部前沿点；若存在局部前沿点或候选回环点，则证明局部区域中存在可探索区域或可提升SLAM精度区域，执行步骤二；反之，则证明当前区域无局部规划需求，需到别的区域执行探索或回环任务，执行步骤三；步骤二、无人平台根据自身位置和导航地图在局部规划范围中利用RRT算法在空间中生成一个无碰撞的局部拓扑图，在局部拓扑图上针对局部拓扑的每一个顶点使用Dijkstra算法求解局部拓扑图上最短路径，将每一个路径填充入路径集B；针对路径集B中的每一条路径b
i
利用路径信息增益进行打分，路径集B中得分最高的路径即为最优路径；然后，利用局部前沿点和局部拓扑图更新全局前沿点和全局拓扑图，路径集B中若存在分支Gain(b
i
)>0，则将该分支的所有采样点加入全局拓扑图，全局前沿点集更新时，将加入上一次求得的全局前沿点集中，然后对该点集中的每一个点进行判断，是否满足自身所处栅格为可通行栅格且与未知栅格交界，同时能够被全局拓扑图中至少一个顶点进行观测，满足条件的点组成的集合称之为全局前沿点集步骤三、遍历全局前沿点集合对于某一全局前沿点f
g
，找到全局拓扑图上与该点欧式距离最近点，利用Dijkstra算法对该最近点与机器人当前位置求解全局拓扑图上最短路径，最终可获得一个路径集；该路径集中长度最短路径对应的前沿点f
g
即为目标点，该点对应的最短路径即为最优路径；若不存在可行解，说明全局区域探索完成，无人平台通过全局拓扑图规划最短路径返回起始点。2.如权利要求1所述的一种基于图拓扑的双阶段主动即时定位与建图算法，其特征在于，候选回环点集由局部规划范围内存在潜在回环信息增益的位姿图G
p

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伯辰，郭子萱，郑可凡，班超，韩紫叙，卢星霖，曾宪琳，杨庆凯，方浩，陈杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：