[发明专利]一种未知环境下用于特定目标搜索的路径规划方法

说明书

本发明公开了一种未知环境下用于特定目标搜索的路径规划方法，具体步骤包括构建待搜索未知区域的全局占据栅格地图，并投影当前位置周围的障碍物；将地图划分为若干个区域，并构建之间的映射关系；根据就近原则、未访问优先原则和远离障碍物原则确定当前车辆位置下一次的目标位置；利用人工势场引导的RRT路径规划算法规划出自主无人车辆当前位置到目标位置的路径；自主无人车辆根据规划路径进行路径跟踪，同时进行激光SLAM建图并更新全局占据栅格地图；若搜索到特定目标则搜索结束，否则确定下一个目标位置。本发明划分若干个区域并计算访问代价，优先搜索代价最小的区域，能够最大化发现特定目标的概率，并有效避免重复搜索，提高目标搜索效率。

技术领域

本发明涉及目标搜索的路径规划技术领域，特别涉及一种未知环境下用于特定目标搜索的路径规划方法。

背景技术

自主无人车辆在军事、农业、消防、运输等领域有着重要的意义。当自主无人车辆在野外执行搜索任务时，由于野外环境是未知的，且具有高度不确定性，为了有效进行路径规划，需要准确构建任务环境的全局栅格地图。另外在执行任务前通常只能得到特定目标的外形、种类等信息，而目标的位置信息往往是未知的，需要自主无人车辆自动的规划路径去搜寻目标。现有的自主无人车辆在执行特定目标搜索任务时存在着搜索效率低、规划路径不合理和重复搜索等现象。

路径规划作为自主无人车辆从起始位置安全抵达目标位置的关键技术，是自主无人车辆自主性的重要体现。路径规划算法主要包括Astar算法、RRT算法、人工势场算法、遗传算法、蚁群算法等。这些方法都存在着各自相应的弊端。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种未知环境下用于特定目标搜索的路径规划方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种未知环境下用于特定目标搜索的路径规划方法，具体步骤包括：

构建待搜索未知区域的全局占据栅格地图，并投影自主无人车辆的当前位置周围的障碍物；

将全局占据栅格地图划分为若干个区域，并构建区域到全局占据栅格地图之间的映射关系；

根据就近原则、未访问优先原则和远离障碍物原则确定当前车辆位置下一次的目标位置；

利用人工势场引导的RRT路径规划算法规划出自主无人车辆当前位置到目标位置的路径；

自主无人车辆根据规划路径进行路径跟踪，同时进行激光SLAM建图并更新全局占据栅格地图；

判断是否搜寻到特定目标，若搜索到特定目标则搜索结束，否则确定下一个目标位置。

作为本发明的进一步的方案：所述构建待搜索未知区域的全局占据栅格地图，并投影自主无人车辆的当前位置周围的障碍物的具体步骤包括：

根据待搜索未知区域构建全局占据栅格地图，该区域的目标中心作为地图中心，并建立坐标系；

通过自主无人车辆的环境感知系统获取车辆当前位置周围的障碍物，构建局部占据栅格地图；

将局部占据栅格地图进行匹配校正，通过坐标转换映射到全局占据栅格地图。

作为本发明的进一步的方案：所述将全局占据栅格地图划分为若干个区域，并构建区域到全局占据栅格地图之间的映射关系的具体步骤包括：

将全局占据栅格图平均划分为若干个矩形区域，每个矩形区域π_i具有规定数量的占据栅格，其中当边缘部分的区域π_i中的栅格数量少于规定数量时，表示剩余的栅格被障碍物占据；

所述每个矩形区域π_i设置有区域属性，其中包括区域位置坐标(π_x,π_y)、障碍物数量未访问栅格数量和未访问栅格坐标集合