基于栅格地图的复杂地形建模与仿真技术研究

冯铂凯， 张 阳

（沈阳建筑大学机械工程学院， 辽宁 沈阳 110168）

0 引言

2020 全国乃至全世界都笼罩在新冠肺炎疫情的阴霾下，2020 年年初党中央国务院下达修建火神山、 雷神山的指令。但是在建设初期，大型机器及工程机械无法及时到位。 小型搬运机器人在此种场景下无疑会发挥极大的作用。

自主移动机器人的应用性日渐增强， 但由于应用领域与应用环境地形的多样性， 实际实验周期长且无法完全仿真可能遇见的情况， 所以采用软件模拟真实环境进行试验。

本文主要针对二维地图条件下， 将复杂地形拆分为子模块并通过创新的方法生成随机地图。 在随机地图中融合传感器数据构成可供路径规划仿真使用的环境。

1 随机地图构建

在自主驾驶实现中， 需要用不同地图信息构建的数据集作为训练对象[1]。 普遍使用的方法是人工设置障碍物位置或使用随机数生成随机位置。 当环境复杂时，该方法效率较低。

在构建随机地图的需求下， 栅格地图具有同时满足多维度语义信息以及占用内存小的优点。 在此基础上，提出了一种有效提高栅格地图语义维度的方法， 该方法对于路径规划算法验证具有重要意义。

1.1 障碍物特征建模

实际生活中有多种障碍物类型，依据机器人可通过性以及能量损耗性可将障碍物分为：无法通过、有向通过、损耗通过等三类如表1 中所示。 其中，无法通过障碍物常见的有墙、小溪或沟壑等；有向通过障碍物常见的有桥梁、隧道等；……