面向应急机器人的通信感知地图构建方法技术

本发明专利技术公开了一种面向应急机器人的通信感知地图构建方法，涉及应急地图构建领域，包括在第一机器人对作业区域构建地图的过程中，对于通信质量受限区域，控制台通过第二机器人对第一机器人与控制台的通信进行恢复，完成地图构建；在控制台、第一机器人与第二机器人组成的无线网络中，控制台控制第一机器人对作业区域的通信质量进行检测，以得到带有通信有效区域和通信失效区域分界线的二维地图T

【技术实现步骤摘要】
面向应急机器人的通信感知地图构建方法


[0001]本专利技术涉及一种应急地图构建领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用在应急处理过程中，用于保证应急机器人在现场正常、可靠作业情况下使用的面向应急机器人的通信感知地图构建方法。

技术介绍

[0002]应急机器人是处置突发事件/事故的重要手段，尤其在自然灾害、紧急事故现场，常规的通信设施被破坏后，为保证应急机器人在现场正常、可靠作业，有必要构建一个描述通信质量的环境地图，为应急作业规划提供科学、合理的依据。
[0003]而目前常见的机器人地图构建方法只能生成描述周围环境物体的地图，缺少描述通信质量的信息，导致应急机器人在作业区域内如果移动到通信质量较差的位置，将无法实现与主控台的数据通信，也不能及时回传相应的操作信息。具体来说，应急场景下，采用现有的机器人建图方式，操作人员对环境通信质量没有预判，建图的机器人因为无法感知环境的通信质量，可能直接进入控制台无线信号无法覆盖的区域，导致机器人失联；也可能因为某些区域无线信号无法覆盖，无法构建完整的作业地图；另外，机器人地图描述的区域不一定是通信可靠区域，因为缺乏通信质量描述，作业机器人也可能在作业区域陷入通信失效。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，提供了一种面向应急机器人的通信感知地图构建方法，包括：步骤一，在第一机器人对作业区域构建应急地图的过程中，对于通信质量受限区域，控制台通过控制搭载有无线中继主机的第二机器人，对第一机器人与控制台的通信进行恢复，完成地图构建操作；步骤二，在控制台、第一机器人与第二机器人组成的无线网络中，控制台控制第一机器人对作业区域的通信质量进行检测，以得到带有通信有效区域和通信失效区域分界线的二维地图T
*
。
[0005]优选的是，在步骤二中，在通信质量进行检测期间，第一机器人对通信失效区域的点位进行记录，以得到与作业区域对应的失效集合S，控制台基于失效集合S构建带有通信有效区域和通信失效区域分界线的二维地图T
*
。
[0006]优选的是，所述失效集合S的获取流程被配置为包括：S10，在第一机器人生成地图的过程中，通过第一机器人上的第一时延测量模块与控制台上的第二时延测量模块进行配合测量，得到第一机器人到控制台的时延值，以在时延超过阈值d时，控制台通过遥控第一机器人避开当前位置；S11，控制台在地图收敛的情况下，判断生成的地图T是否全部覆盖了作业区域，如果判断结果为全覆盖，则进入S12，否则，遥控第一机器人前往未覆盖区域；
当第一机器人进入未覆盖区域时发现时延未超过阈值d，则直接返回到S10中继续生成地图，否则，控制台控制第二机器人前往作业区域以恢复通信质量，并在恢复后返回到S10中继续生成地图；S12，控制台控制第一机器人从控制台出发,沿地图边界记录环境通信质量；S13，第一机器人移动过程中测量机器人当前位置点到控制台的时延值t
i
，并记录第一机器人当前位置点在XOY坐标系中的坐标(x
i
,y
i
)，通过第一机器人的通信管理模块把该点的时延记录到集合R(x
i
,y
i
,t
i
)中，其中，i表示测量序号；S14，如果当前测量点A的时延超过阈值d，则把在前测量信息(x
i
,y
i
,t
i
)加入失效集合S={(x
i
,y
i
,t
i
)|t
i
>d}中，第一机器人切换到自主导航模式，并自主返回到上一个时延未超过阈值d的测量点B,到达B后，第一机器人切换回控制台遥控模式，并返回S13，否则，进入下一步；S15，判断第一机器人当前是否重回到控制台所在位置，如判断结果为未重回到控制台则返回S13，否则，完成对环境通信质量的记录。
[0007]优选的是，在S14中，自主返回到B点的具体方式包括：S141，提取第一机器人最近n个测量点信息（x
i
‑
n,
y
i
‑
n,
t
i
‑
n
）、（x
i
‑
n
‑1,y
i
‑
n
‑1,t
i
‑
n
‑1）
…
（x
i
‑1,y
i
‑1,t
i
‑1）；S142，根据S141中测量点信息所包含的坐标信息，计算每个测量点到当前点的距离值，得到由距离组成的集合{l
i
‑
n
,l
i
‑
n
‑1,
…
,l
i
‑1}；S143，从S141中测量点信息中提取由时延组成的集合{t
i
‑
n
,t
i
‑
n
‑1,
…
,t
i
‑1}；S144，对于第j个测量点，根据距离和时延对代价函数f进行计算f=α*t
j
+(1
‑
α)*l
j
，选出f值最小的测量点B，α为恢复比例因子；S145，规划从A到B的最短路径，并沿路径移动到B。
[0008]优选的是，在步骤二中，所述二维地图T
*
的生成过程被配置为包括：S20，控制台上的第一软件系统从第一机器人上的第二软件系统中读取失效集合S；S21，第一软件系统上的地图管理单元在地图T上标记出S中的所有位置点；S22，通过地图管理单元将坐标靠近的坐标点拟合成连续线段，并标记在地图中，作为通信有效区域和通信失效区域分界线；S23，将标记线段保存在二维地图文件中，得到对应的二维地图T
*
。
[0009]优选的是，在S10中，所述时延值的获取方式被配置为包括:S101，第一机器人构建m个测量请求包，机器人与控制台之间通信数据包有m种不同尺寸，最长的测量请求包P
m
‑1，最短的测量请求包P1，按照尺寸从短到长依次构建m个测量请求包P0，P1…
P
m
‑1；S102，在第一时延测量模块和第二时延测量模块启动后，第一时延测量模块按周期τ向第二时延测量模块依次发出上述测量请求包；S103，对于每个请求包，第一时延测量模块分别记录发送时刻t
s
，控制台收到请求包向第一时延测量模块发送对应的响应包；S104，第一时延测量模块收到每个请求包对应的响应包后记录接收时刻t
r
；并根据t
r
‑
t
s
的差值计算出当前测量请求报对应的时延采样值，对于第k个包，有采样值t
ik
；
S105，第一时延测量模块在连续测量m次后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向应急机器人的通信感知地图构建方法，其特征在于，包括：步骤一，在第一机器人对作业区域构建应急地图的过程中，对于通信质量受限区域，控制台通过控制搭载有无线中继主机的第二机器人，对第一机器人与控制台的通信进行恢复，完成地图构建操作；步骤二，在控制台、第一机器人与第二机器人组成的无线网络中，控制台控制第一机器人对作业区域的通信质量进行检测，以得到带有通信有效区域和通信失效区域分界线的二维地图T
*
。2.如权利要求1所述面向应急机器人的通信感知地图构建方法，其特征在于，在步骤二中，在通信质量进行检测期间，第一机器人对通信失效区域的点位进行记录，以得到与作业区域对应的失效集合S，控制台基于失效集合S构建带有通信有效区域和通信失效区域分界线的二维地图T
*
。3.如权利要求2所述面向应急机器人的通信感知地图构建方法，其特征在于，所述失效集合S的获取流程被配置为包括：S10，在第一机器人生成地图的过程中，通过第一机器人上的第一时延测量模块与控制台上的第二时延测量模块进行配合测量，得到第一机器人到控制台的时延值，以在时延超过阈值d时，控制台通过遥控第一机器人避开当前位置；S11，控制台在地图收敛的情况下，判断生成的地图T是否全部覆盖了作业区域，如果判断结果为全覆盖，则进入S12，否则，遥控第一机器人前往未覆盖区域；当第一机器人进入未覆盖区域时发现时延未超过阈值d，则直接返回到S10中继续生成地图，否则，控制台控制第二机器人前往作业区域以恢复通信质量，并在恢复后返回到S10中继续生成地图；S12，控制台控制第一机器人从控制台出发,沿地图边界记录环境通信质量；S13，第一机器人移动过程中测量机器人当前位置点到控制台的时延值t
i
，并记录第一机器人当前位置点在XOY坐标系中的坐标(x
i
,y
i
)，通过第一机器人的通信管理模块把该点的时延记录到集合R={(x
i
,y
i
,t
i
)}中，其中，i表示测量序号；S14，如果当前测量点A的时延超过阈值d，则把在前测量信息(x
i
,y
i
,t
i
)加入失效集合S={(x
i
,y
i
,t
i
)|t
i
>d}中，第一机器人切换到自主导航模式，并自主返回到上一个时延未超过阈值d的测量点B,到达B后，第一机器人切换回控制台遥控模式，并返回S13，否则，进入下一步；S15，判断第一机器人当前是否重回到控制台所在位置，如判断结果为未重回到控制台则返回S13，否则，完成对环境通信质量的记录。4.如权利要求3所述面向应急机器人的通信感知地图构建方法，其特征在于，在S14中，自主返回到B点的具体方式包括：S141，提取第一机器人最近n个测量点信息（x
i
‑
n
,y
i
‑
n
,t
i
‑
n
）、（x
i
‑
n
‑1,y
i
‑
n
‑1,t
i
‑
n
‑1）
…
（x
i
‑1,y
i
‑1,t
i
‑1）；S142，根据S141中测量点信息所包含的坐标信息，计算每个测量点到当前点的距离值，得到由距离组成的集合{l
i
‑
n
,l
i
‑
n
‑1,
…
,l
i
‑1}；S143，从S141中测量点信息中提取由时延组成的集合{t
i
‑
n
,t
i
‑
n
‑1,
…
,t
i
‑1}；S144，对于第j个测量点，根据距离和时延对...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宇峰，姚能伟，王姮，张宇浩，张家强，王林，周意航，黄鹏，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：