[发明专利]一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法

权利要求书

1.一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于步骤如下：

(1)对移动机器人定位能力进行评估计算；

(2)构造路径规划代价函数；

(3)通过基于定位能力估计的路径规划方法进行移动机器人的路径规划；

(4)对所述路径规划方法的实时性进行优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：移动机器人使用里程计和激光测距仪作为传感器，使用的地图是概率栅格地图。

3.根据权利要求1所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：所述步骤(1)对移动机器人定位能力进行评估计算，具体为：

(1.1)利用Fisher’s信息矩阵和CRB定理对已知环境给移动机器人进行定位能力估计；进而基于概率栅格地图的特性，对上述影响进行离散化，得到定位能力矩阵；

(1.2)使用定位能力矩阵的行列式来反映机器人在位姿下的数值化定位能力。

4.根据权利要求3所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：所述定位能力估计，其定义为：

利用Fisher’s信息矩阵和CRB定理对已知环境给定位带来的影响进行评估，将影响进行数值化表示，并通过规范化处理后，定义为定位能力；定位能力反映了环境特征和地图噪声对机器人定位精度和鲁棒性造成的影响。

5.根据权利要求3所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：定位能力矩阵具体为：

其中，p＝(x,y,θ)表示机器人在地图上的位置和姿态角，是在该点处第i条激光射线的期望测量距离，σ_i²为对应的测量方差，N_o表示激光射线数，为机器人沿着各个坐标轴方向移动Δ距离后，激光测距仪的观测变化。

6.根据权利要求5所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：用定位能力矩阵的行列式反映移动机器人在位姿p下的数值化定位能力，即：

其中，为的特征根，L(p)数值越大，表示机器人在当前位姿下可以获取的有益定位的信息越多，该位置所对应的路径代价越小；反之，可以获取的有益定位信息就越少，路径代价就越大。

7.根据权利要求1所述的一种基于定位能力估计的移动机器人路径规划方法，其特征在于：对于地图空间上的任意一条路径P，由若干离散点p_i组成，定义其代价函数C为：

其中，代价O表示当机器人移动到相邻点p_i+1时，障碍物带来的影响，通过离障碍物边界越近的点代价越大；代价D表示机器人移动到相邻点p_i+1时，距离带来的影响，移动距离越长代价越大；代价L表示机器人移动到相邻点p_i+1时，定位能力带来的影响，定位能力越弱的点代价越大；对于上述几种情况，反之则代价越小。