基于激光传感器构建环境拓扑地图*

苏丽颖，宋华磊

（北京工业大学机电学院，北京 100124）

0 引言

地图构建是移动机器人在未知环境中实现导航任务的基础。移动机器人导航领域中常用的平面环境模型主要有栅格地图和拓扑地图2种。栅格地图易于创建和维护，但需要巨大的存储空间和计算量，难以满足实时性的要求;拓扑地图忽略大量的环境细节，将环境表示为一个仅由线和节点组成的图，节点表示环境的特征状态、地点等，连接对应其间的关系。拓扑地图能紧凑地表示环境，并且所需要的存储空间和计算量小，有利于进行有效的全局路径规划。

构建拓扑地图方法的不同主要体现在如何构成节点、如何识别节点上。针对不同的传感器，国内外学者提出很多不同的构建拓扑地图的方法。针对利用机器视觉采集的图像构建基于外观的拓扑地图问题，Booij O等人［1］利用对极几何和平面约束计算必要的方向信息，使机器人系统具有较强的鲁棒性;Werner F，Sitte J等人［2］利用连续图像视觉外观的连续性，对环境颜色的直方图加以聚类，每一类作为一个拓扑节点，构成拓扑地图;Bacca B等人［3］在每个拓扑节点上建立特征稳定性直方图（FSH），FHS寄存着由投票机制决定的局部特征稳定性，最稳定的特征用来构建地图并进行定位。Goedeme T［4］通过检测 visual loop closing，建立拓扑地图;联合采用视觉比较技术和基于D-S推理概率理论的证据收集方法解决visual loop closing难以检测的问题。在利用距离传感器构建栅格地图后，抽取拓扑结构的问题上，Beeson P N，Jong K 和 Kuipers B［4］运……