[发明专利]一种全局混合地图创建方法

说明书

本发明基于栅格地图、拓扑地图以及几何特征地图各自的优缺点，汲取各种地图模型的优点，提出了一种可同时服务于位姿估计以及无人车辆导航的全局混合地图模型。全局混合地图主要由子地图节点以及子地图节点间连通关系构成。子地图节点中的地图数据包括三维概率特征子地图、三维概率栅格子地图以及可通行区域。三维概率特征子地图以及三维概率栅格子地图采用基于顺序存储结构和树形结构的混合数据结构进行数据组织，以提高其数据更新的实时性，并通过概率滤波提高了子地图对于系统噪声的鲁棒性。三维概率特征子地图以及三维概率栅格子地图共同与点云匹配进行位姿估计。基于三维概率栅格子地图提取用于无人车辆导航的可通行区域。

技术领域

本发明涉及无人车技术领域，尤其涉及一种可同时服务于位姿估计以及无人车辆导航的方法。

背景技术

目前，常用于进行环境建模的地图模型包括几何地图、栅格地图、拓扑地图、点云地图以及混合地图等。几何特征地图通过提取环境中的点、线、面等几何特征来进行环境建模，几何特征地图是一种比较紧凑的地图模型，便于进行位姿估计，计算资源耗费以及存储空间占用都比较小，但要求环境中存在较为明显的点、线、面等特征，对于地面、树等有明显几何特征的环境目标可以较好地描述，但对于其他复杂的环境状况就显得无能为力了。通过几何特征不能区分哪里是障碍区域哪里是可通行的，因此一般也不能用于无人车辆导航。点云地图作为对传感器原始点云的简单拼凑，虽然保留了环境观测的几乎所有信息，但其数据量过大，不适用于构建在线地图。栅格地图将环境划分为均匀大小的栅格，每个栅格被赋予是否被占据的属性，分为二维栅格地图以及三维栅格地图。栅格地图描述环境比几何地图更为细致，同时比点云地图稀疏，从数据量以及内存空间占用上来讲是一种比较折中的地图模型。栅格地图可以降低环境噪声以及观测噪声对于地图精度的负面影响，同时易于创建和更新，可以方便的用于无人车辆路径规划和位姿估计。但随着栅格地图分辨率减小以及地图尺度的增长栅格数量会迅速增加，内存占用量以及更新计算量迅速增长，导致地图更新的实时性降低。拓扑地图基于拓扑理论表达环境，将环境中的目标表示为节点，并用节点间的连线表示目标间的关系，拓扑地图对于无人车辆的定位要求低，实际上基于拓扑地图也难以实现精确的无人车辆定位。拓扑地图对于环境数据的抽象程度较高，可以非常方便的用于无人车辆的全局规划，对于室内环境，拓扑结构可以方便的表示办公室、走廊等目标，可以高效的用于室内自主平台的导航，但越野环境较为复杂，节点的提取以及节点间关系的描述都比较困难，而且拓扑地图一般无法实现分米级的精确定位，因此难以用于局部导航和定位

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种可同时服务于位姿估计以及无人车辆导航的方法，用以解决现有技术中无法同时进行位姿估计以及无人车辆导航的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种可同时服务于位姿估计以及无人车辆导航的方法，包括以下步骤：

地图创建与更新；

可通行区域提取；

进一步地，所述地图创建与更新包括：

1)地图创建初始化，分为全局混合地图创建初始化以及子地图创建初始化两个部分；

2)子地图数据匹配获得无人车辆和当前子地图原始位姿之间相对位姿关系，从而也可以获得无人车辆两相邻时刻间的相对位姿；

3)子地图更新及切换；

4)全局拓扑结构更新；

本发明有益效果如下：

本发明提出的一种可同时服务于位姿估计以及无人车辆导航的全局混合地图模型，充分考虑了越野环境路面颠簸，存在坡道、岔路口、桥、土路、水泥路等多种路况，且存在草地、土路、灌木丛、树林等多种环境表观场景，一方面保证地图更新实时性，另一方面创建误差较小的地图，从而为无人车辆定位以及安全导航提供基础，在无人驾驶领域具有广泛的使用前景。