[发明专利]一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法及系统

权利要求书

1.一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，包括：

S1：获取系统位姿图；系统位姿图包括若干子图；

S2：根据系统位姿图对位姿图中的子图进行裁剪，得到子图裁剪后的位姿图；

S3：将子图裁剪后的位姿图中的所有子图组合，得到全局地图。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，获取系统位姿图的过程包括：

S11：获取传感器数据；

S12：根据传感器数据构建初始位姿图；

S13：对初始位姿图进行优化，得到系统位姿图。

3.根据权利要求2所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，传感器数据包括激光雷达的点云数据、IMU传感器数据和Odometer传感器数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，对位姿图中的子图进行裁剪的过程包括：

S21：计算位姿图中所有子图的质心位置；

S22：根据子图的质心位置构建子图的几何密度衰减函数；根据几何密度衰减函数计算子图的几何尺度密度；

S23：根据几何尺度密度对子图进行筛选，得到筛选后的子图；

S24：计算筛选后的子图的信息增益并根据信息增益对子图进行升序排序；

S25：根据筛选后的子图数量计算选择参数s；删除排序中前s个子图，得到子图裁剪后的位姿图。

5.根据权利要求4所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，子图的几何密度衰减函数为：

其中，f(r)表示两个子图质心位置之间欧式距离为r时的几何密度，α表示衰减常值系数，r表示两个子图质心位置之间的欧式距离。

6.根据权利要求4所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，计算子图的几何尺度密度的公式为：

其中，d(e_i)表示第i个子图的几何尺度密度，α表示衰减常值系数，e_i表示第i个子图的位置，e_j表示第j个子图的位置。

7.根据权利要求4所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，计算子图的信息增益的公式为：

其中，G表示第j个子图的信息增益，D表示机器人位置坐标向量的维度，∑_k表示位姿图中所有子图的观测信息矩阵，∑_k,j表示删除第j个子图及其观测信息后的所有子图的观测信息矩阵。

8.根据权利要求4所述的一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，计算选择参数的公式为：

s＝mod(size(M)×γ)

其中，s表示选择参数，size(M)表示筛选后的子图信息增益集合的大小，γ表示删除子图数量比率常值。

9.一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护系统，该系统用于执行权利要求1～8所述的任意一种基于几何尺度密度和信息熵的移动机器人地图动态维护方法，其特征在于，包括：前端里程计模块、位姿优化模块和地图维护模块；

所述前端里程计模块用于获取系统位姿图并生成新的子图；

所述位姿优化模块用于对系统位姿图进行优化，得到最优的系统位姿图；

所述地图维护模块用于计算系统位姿图中子图的几何尺度密度和信息增益，并根据几何尺度密度和信息增益对子图进行裁剪，组合剩余子图，得到全局地图。