[发明专利]基于多分辨率拓扑地图的路径搜索方法及系统

权利要求书

1.一种基于多分辨率拓扑地图的路径搜索方法，其特征在于：

包括以下过程：

根据离线地图构建分辨率为机器人内切半径的二值化栅格地图；

根据得到的二值化栅格地图，提取障碍物的外轮廓点，将轮廓点按顺时针连接构成多边形；

判断多边形是否为凸多边形，如是，将多边形设置为有障碍物节点；否则，按照凹点位置将凹多边形进行切割，直到全部为凸多边形；

按照凸多边形的分布，在整个离线地图的区域分割出无障碍物节点，形成拓扑地图；

采用A*算法进行路径搜索，在有障碍物节点进行路径搜索时，按照有障碍物节点的信息构建高分辨率栅格地图；在无障碍物节点进行路径搜索时，直接将拓扑地图的周围节点进行扩展；

将多边形的所有边向量按顺序依次两两叉积后，再将各个叉积相乘，最终结果小于零时为凹边形；

按照凹点位置将凹多边形进行切割，包括：

约定组成凹多边形的点按照顺时针排列，如果两条相邻边向量的叉积大于0，则判断这两条边的连接点为凹点，将这两条边定义为异号边，将任意一条异号边延长至与凹多边形的另一条边相交为止；依次对所有凹点执行上述操作，直至凹多边形全部被分割为凸多边形；

在有障碍物节点进行路径搜索时，按照有障碍物节点的信息构建栅格地图，包括：

已知各节点区域信息，将障碍物节点区域内的障碍物提取出来，结合节点区域信息，建立栅格地图信息，将栅格地图信息设置为栅格未在区域内、边界点和内部点，路径搜索在内部点进行完成。

2.如权利要求1所述的基于多分辨率拓扑地图的路径搜索方法，其特征在于：

按照凸多边形的分布，采用cell decomposition算法在整个离线地图的区域分割出无障碍物节点。

3.如权利要求1所述的基于多分辨率拓扑地图的路径搜索方法，其特征在于：

搜索终止条件是扩展至另一个节点的边界点，或者本节点全部扩展结束。

4.一种基于多分辨率拓扑地图的路径搜索系统，其特征在于：

包括：

二值化栅格地图构建模块，被配置为：根据离线地图构建分辨率为机器人内切半径的二值化栅格地图；

多边形构建模块，被配置为：根据得到的二值化栅格地图，提取障碍物的外轮廓点，将轮廓点按顺时针连接构成多边形；

凸多边形构建模块，被配置为：判断多边形是否为凸多边形，如是，将多边形设置为有障碍物节点；否则，按照凹点位置将凹多边形进行切割，直到全部为凸多边形；

拓扑地图生成模块，被配置为：按照凸多边形的分布，在整个离线地图的区域分割出无障碍物节点，形成拓扑地图；

路径搜索模块，被配置为：采用A*算法进行路径搜索，在有障碍物节点进行路径搜索时，按照有障碍物节点的信息构建高分辨率栅格地图；在无障碍物节点进行路径搜索时，直接将拓扑地图的周围节点进行扩展；

将多边形的所有边向量按顺序依次两两叉积后，再将各个叉积相乘，最终结果小于零时为凹边形；

凸多边形构建模块中，按照凹点位置将凹多边形进行切割，包括：

约定组成凹多边形的点按照顺时针排列，如果两条相邻边向量的叉积大于0，则判断这两条边的连接点为凹点，将这两条边定义为异号边，将任意一条异号边延长至与凹多边形的另一条边相交为止；依次对所有凹点执行上述操作，直至凹多边形全部被分割为凸多边形；

路径搜索模块中，在有障碍物节点进行路径搜索时，按照有障碍物节点的信息构建栅格地图，包括：

已知各节点区域信息，将障碍物节点区域内的障碍物提取出来，结合节点区域信息，建立栅格地图信息，将栅格地图信息设置为栅格未在区域内、边界点和内部点，路径搜索在内部点进行完成。

5.如权利要求4所述的基于多分辨率拓扑地图的路径搜索系统，其特征在于：

路径搜索模块中，在有障碍物节点进行路径搜索时，搜索终止条件是扩展至另一个节点的边界点，或者本节点全部扩展结束。