一种基于元场景的场景链地图的构建方法

本发明涉及场景地图构建，具体涉及一种基于元场景的场景链地图的构建方法。

背景技术：

1、近年来，随着互联网与科学技术的发展，可自主导航式的智能机器人已广泛应用于人们的生产、生活环境之中，当机器人具备全局的环境信息时，能够规划出从起点到终点的安全可通行的路径并进行优化，因此在机器人的自主导航方法中，场景地图的构建至关重要 。

2、如中国专利申请号为202410317058.2，公布日为2024.04.19的专利文献，其公开了一种基于特征点法视觉slam的场景理解导航方法及系统，包括：获取相机的实时位姿信息并通过ros发布；将获取的rgb图和深度图合成3d点云；根据语义和深度信息，获取机器人与物体的相对位置关系；根据位姿信息将3d点云中每一帧点云拼接成全局点云地图，并发布到ros中；获取地图点信息，并转换为点云，得到点云地图，将点云地图数据发布到ros中，将点云地图转换为三维八叉树地图和二维栅格地图；将orb-slam3模块和实例分割网络的结果通过ros系统以话题的形式发布订阅进行通讯传输，使用ros导航包实施导航操作。将orb-slam3与实时实例分割方法结合建立了稠密的语义地图，能够进行场景理解。

3、上述文献是通过深度相机实时获取rgb图以及深度图合并3d地图的构建，也就是说其需要通过精确度较高的深度相机对外围环境进行获取，并构建地图，但是在构建地图时无法确定那些是单向通行那些是双向通行，这种需要通过人为方式标识进去，构建方法复杂且成本高，特别是对于有条件通行的路径的情况下是无法识别的，比如在物流运输场景中，采用人机分流的交通管控策略时，一条通道是机器通道，另一条通道是人流通道，机器人应当优先选择机器通道通行，但是当机器通道发生交通拥堵时，允许借用人流通道进行货物运输从而保持工作效率，但是现有的地图构建方法中无法对有条件通行的通道进行标识，从而无法实现对后续有条件通道的路径规划做最优规划。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于元场景的场景链地图的构建方法，能构建含有条件通行的场景链地图，方法简单且可靠，方便路径规划。

2、为达到上述目的，本发明提供一种基于元场景的场景链地图的构建方法，包括以下步骤：

3、s0、通过获取场景的最小组成单元的边界的坐标位置并定义元场景为场景链地图的最小组成单元；

4、s1、根据元场景的边界类型对应的通行情况确定元场景在场景链地图上呈现形式，边界类型包括不可通行、可通行和有条件通行，若边界类型为不可通行，则用第一线形表示，若边界类型为可通行时，则用第二线形表示，若边界类型为有条件通行时，则用第三线形表示；

5、s2、预设不同边界类型对应的穿越成本，不可通行的穿越成本大于有条件通行的穿越成本，有条件通行穿越成本大于可通行的穿越成本；

6、s3、根据元场景边界坐标以及对应边界类型、边界类型对应穿越成本形成元场景，然后通过两个以上的元场景构建场景链地图。

7、以上设置，通过将不同的小单元的元场景作为最小单元，然后根据元场景实际通行情况，确定元场景在场景链地图中呈现形式，比如可以是不可通行，也可以是可通行或有条件通行，将这三种情况分成三种不同的形式进行呈现从而方便后续导航规划时进行识别，且通过在不同的边界类型时增加了穿越成本，从而使得在后续路径规划中，在考虑距离成本时会结合穿越成本，这样方便路径规划时可以及时规划出有条件通行的路径，方便对人机分流的交通管制等情况下，在机器通道拥堵时能通过人流通道进行货物运输，方便后续路径规划，且地图构建方式简单且可靠。

8、进一步的，所述步骤s01中元场景包括路径元场景、过道元场景以及区域元场景，路径元场景由一个以上的节点和第一线形组成，区域元场景、过道元场景分别包括一个以上的节点、第二线形段、第一线形以及第一线形。

9、以上设置，能够根据实际情况组成不同类别的元场景，进而便于再将不同类别的元场景进行组建。

10、进一步的，所述可通行包括单向通行和双向通行。

11、以上设置，方便后续对路径规划中通行方向进行确认。

12、进一步的，所述区域元场景包括至少三个线段围成的多边形，每个线段可以定义进出区域的方式。

13、以上设置，通过区域元场景可以定义过道、大厅、房间、广场等区域或人工指定区域。

14、进一步的，所述元场景还包括其他元场景，其他元场景包括一个以上节点和实线。

15、以上设置，可以通过其他元场景来定义不可通行的禁区。

16、进一步的，步骤s3之后还包括s4、确定机器人在场景链地图中的起点位置，若机器人位于元场景内，则计算机器人的起点位置至所在元场景各边界的距离成本；若路径位于有条件通行的边界上时，则计算机器人所在元场景各边界的穿越成本；计算机器人所在元场景各边界至终点位置的成本，成本包括距离成本和穿越成本；s5、根据成本在场景链地图中规划出最小成本全局路径。

17、以上设置，可以在场景链地图中根据距离成本以及穿越成本形成成本从而构建最小成本全局路径。

18、进一步的，步骤s5还包括若最小成本全局路径中确定的路径中检测到障碍物，则检测目前位置上是否存在有条件通行的边界线，如有则以有条件通行的边界线的路径作为最小成本全局路径。

19、以上设置，通过在确定最小成本全局路径之后检测到障碍物时可以根据是否存在有条件通行的边界线进行进一步最小成本全局路径的调整，从而使得在具有人机分流通道时在机器通道被堵塞时能通过人流通道进行临时避拥，从而提高机器人的行驶效率。

技术特征：

1.一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：所述步骤s1中元场景包括路径元场景、过道元场景以及区域元场景，路径元场景由一个以上的节点和第一线形组成，区域元场景、过道元场景分别包括一个以上的节点、第二线形段、第一线形以及第一线形。

3.根据权利要求1所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：所述可通行包括单向通行和双向通行。

4.根据权利要求2所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：所述区域元场景包括至少三个线段围成的多边形，每个线段可以定义进出区域的方式。

5.根据权利要求2所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：所述元场景还包括其他元场景，其他元场景包括一个以上节点和实线。

6.根据权利要求1所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：步骤s3之后还包括s4、确定机器人在场景链地图中的起点位置，若机器人位于元场景内，则计算机器人的起点位置至所在元场景各边界的距离成本；若路径位于有条件通行的边界上时，则计算机器人所在元场景各边界的穿越成本；计算机器人所在元场景各边界至终点位置的成本，成本包括距离成本和穿越成本；s5、根据成本在场景链地图中规划出最小成本全局路径。

7.根据权利要求16所述的一种基于元场景的场景链地图的构建方法，其特征在于：步骤s5还包括若最小成本全局路径中确定的路径中检测到障碍物，则检测目前位置上是否存在有条件通行的边界线，如有则以有条件通行的边界线的路径作为最小成本全局路径。

技术总结本发明提供一种基于元场景的场景链地图的构建方法，包括以下步骤：S0、通过获取场景的最小组成单元的边界的坐标位置并定义元场景为场景链地图的最小组成单元；S1、根据元场景的边界类型对应的通行情况确定元场景在场景链地图上呈现形式，边界类型包括不可通行、可通行和有条件通行，S2、预设不同边界类型对应的穿越成本，不可通行的穿越成本大于有条件通行的穿越成本，有条件通行穿越成本大于可通行的穿越成本；S3、根据元场景边界坐标以及对应边界类型、边界类型对应穿越成本形成元场景，然后通过两个以上的元场景构建场景链地图；本发明能构建含有条件通行的场景链地图，方法简单且可靠，方便路径规划。技术研发人员：利桂梅受保护的技术使用者：广州华立学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25