軌跡規劃任務是再metric map的基礎上完成的。當然,層次最高的是語意圖,語意圖是未來研究的熱點方向。獲取metric map 的難度最大之處在於:1、感測器雜訊(may be solved by pgm; 2、機械人在移動(location 問題);
常見的map是基於ugv而言的, 使用的地圖是occupancy map,與之前在軌跡規劃欄目中的圖一樣,以 0 表示無法到達的區域,以 1 表示可以達到的區域。
解決感測器雜訊問題的方法是對感測器進行建模,其模型為概率模型:
此處定義了乙個odd,表示發生與否可能性的比值。換言之,就是感測器出錯的概率比,這是乙個可以估計的量。比如感測器測出有物體的odd是2,沒物體的odd是3.
依據beyes 公式把odd展開:
其中,p(m = 1|z)/p(m = 0/z) 表示的是測量完成後 odd 的值,它等於 此次測量值 + 之前的odd。
換言之,我們只要定義好先驗圖與log-odd-meas,就可以了。
所有的東西總是說起來容易做起來難。即使是如此*****的map,真正coding還是很難的。尤其是如何高效的實現map的更新,此外,機械人每次發出的雷射線達上千條,每個位姿都要更新上前個點。對此問題,我設計了並行演算法,即使在並行的條件下,生成一次map也要近20s.
演算法流程如下:
1、將雷射擊中的點變換到全域性座標系下
2、利用breshenman 演算法,獲取雷射通過的路徑
3、獲取occupied map 與 free map
4、更新map.
左圖是單次測量的圖,也就是機械人乙個位姿的測量結果。顯然,在靠近機械人的地方,雜訊嚴重。右圖是機械人在空間中移動後最終的map。
對於2維地圖,我們採用 free+occupy 的形式儲存空間中的障礙物。然而有障礙物的地方畢竟還是少數,或者說,地圖是稀疏的。
對於3維資料而言,我們用3維的空間來描述顯然不划算,由其是當空間巨大時。此時我們選擇的地圖,或者說是資料結構是kd-tree 與 octree. 此部分內容在點雲相關部落格中有過介紹,不贅述。
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