[发明专利]基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法

权利要求书

1.一种基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法，其特征是：将可行驶区域边界点映射到全局栅格地图中；利用Voronoi顶点的最大空圆性质，在全局栅格地图中选择最小生成区域，实现增量式拓扑地图构建；通过边界点膨胀和无效边筛选对拓扑图进行剪枝，以保留环境的骨架信息；最后基于广度优先搜索算法构建全连通拓扑地图，具体步骤如下：

(1)将可行驶区域边界点映射到全局栅格地图中；

(2)建立机器人圆形感知范围的矩形包络框，向外扩张矩形框直到与矩形框交叉的Voronoi边上的顶点满足如下性质：顶点的最大空圆内的基点数量不少于3个，且均不为新增的可行驶区域边界点，以矩形框内所有可行驶边界点为基点生成传统Voronoi图；

(3)对生成区域内的可行驶边界点进行膨胀，删除处于占据空间的Voronoi边；

(4)以Voronoi边和顶点为基础构建局部无向图，删除长度较短且只有一个连接关系的无效边，保留环境的骨架信息，并使用局部无向图替换原有矩形框内的全局无向图；

(5)以机器人位置为起点，基于广度优先搜索算法无目标地遍历无向图直至开启列表为空，删除未曾放入开启列表和关闭列表的边。

2.根据权利要求1所述的基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法，其特征是：步骤(1)中所述可行驶区域边界点为环境中的静态障碍点和有效感知边界点，且所述可行驶区域边界点在全局栅格地图中存储时，按照栅格地图精度在同一栅格内仅保留一个点。

3.根据权利要求1所述的基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法，其特征是：步骤(2)中所述顶点的最大空圆性质在指Voronoi顶点最大空圆的圆周上至少包含3个基点，通过查找距离顶点最近的基点，得到最大空圆圆周上的基点集合。

4.根据权利要求1所述的基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法，其特征是：步骤(4)中所述删除的无效边的原则为：无效边长度小于机器人长度和长度阈值之和，且该边在局部无向图中只有一个连通关系。

5.根据权利要求1或4所述的基于剪枝Voronoi图的增量式拓扑地图构建方法，其特征是：步骤(4)中所述建立的局部无向图基于广度优先搜索算法处理后为连通图，任意两个顶点间都存在一条路径。