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申请/专利权人：南开大学

摘要：本发明提供了一种多无人机协同自主探索方法、装置和存储介质，涉及无人机导航领域，包括：根据传感器数据构建三维占据栅格地图；根据三维占据栅格地图，由多架无人机共同增量式构建动态拓扑图，期间，单架无人机向其它无人机发送动态拓扑图增量构建的部分；单架无人机根据自身状态信息以及其它无人机状态信息在动态拓扑图上进行局部的维诺划分以及全局的维诺划分；基于维诺划分的结果进行局部探索和全局探索。本发明在多无人机协同自主探索任务中，通过整合已探索空间和可探索空间信息动态构建可用于高效信息同步的动态拓扑图，并在动态拓扑图上进行维诺划分高效且合理地分配探索任务，降低通信量，提高探索效率。

主权项：1.一种多无人机协同自主探索方法，其特征在于，包括：根据传感器数据构建三维占据栅格地图；根据所述三维占据栅格地图，由多架无人机共同增量式构建动态拓扑图，期间，单架无人机向其它无人机发送自身动态拓扑图中增量式构建的部分；单架无人机根据自身状态信息以及其它无人机状态信息在所述动态拓扑图上进行局部的维诺划分以及全局的维诺划分；基于维诺划分的结果进行局部探索和全局探索；所述增量式构建具体包括：生成历史节点、生成可探索子区域节点以及多无人机间信息同步；其中，生成历史节点的步骤具体包括：从无人机当前位置开始在曼哈顿距离不超过dmax的范围以内进行Dijkstra搜索；当搜索范围内不存在历史节点，或者从当前无人机所在位置到搜索范围内任一历史节点的距离大于阈值pth时，在无人机当前位置生成一个新的历史节点并添加到Vh；当一个新历史节点生成时，Dijkstra搜索时产生的以新历史节点为根的“最短路径树”也被保存；建立新历史节点与搜索范围内的已有历史节点的边，边的长度和路径通过“最短路径树”从已有历史节点位置递归回溯至新历史节点得到；若新历史节点和其他历史节点的“最短路径树”的分支存在交集，通过从这些分支交汇处向两个历史节点递归回溯建立边，以进一步提高动态拓扑图中每个历史节点的度；生成可探索子区域节点的步骤具体包括：在进行探索任务以前，将整个待探索空间划分为N个子区域，每个子区域对应一个唯一的序号；每个子区域的状态属于以下三种之一：“未探索”、“可探索”和“无法探索”；探索每个子区域的视点，每个视点的状态属于以下三种之一：“未知”、“有增益”和“无增益”；一开始将所有子区域状态初始化为“未探索”，将视点状态初始化为“未知”，一旦某个子区域内的体素被探索，则将子区域状态由“未探索”切换为“可探索”，并添加至Ve，Ve为可探索子区域节点集合；检测“可探索”子区域的视点集内的每个视点：计算所有无碰撞的视点的视锥覆盖的地图边界面积，若覆盖的地图边界面积大于阈值ath则将视点状态切换为“有增益”，否则切换为“无增益”；将“有增益”的视点连接到距离最近的历史节点，对比一个可探索子区域节点的视点集的所有最短的回溯路径，选择最短的路径，建立可探索子区域节点和对应历史节点的边；如果一个连接历史节点的视点的状态切换为“无增益”，则删除视点与历史节点相连接的边；当一个“可探索”子区域的探索率超过阈值eth，则将该子区域状态切换为“无法探索”；多无人机间信息同步的步骤具体包括：当动态拓扑图的结构发生变化时，将新生成的历史节点、可探索子区域节点和视点集的状态发送给其他无人机；将动态拓扑图中直接与无人机相连的节点与无人机的距离发送给其它无人机，以便后续维诺划分；所述局部的维诺划分具体包括：利用动态拓扑图获取第i架无人机局部的局部图其中，表示第i架无人机的局部图中连接节点的边，局部图的节点由历史节点集可探索子区域节点集和无人机节点集组成，即历史节点集是由与第i架无人机直接连接的历史节点组成，由直接与第i架无人机直接连接的可探索子区域节点和与第i架无人机间接连接的可探索子区域节点组成，由与直接与和相连的无人机组成；局部图中和间的边为动态拓扑图的边，而与这些节点的边通过Dijkstra搜索得到，或者由其他无人机传输的局部信息得到；以为起点进行平行Dijkstra搜索，得到局部图的维诺划分；所述全局的维诺划分具体包括：利用动态拓扑图获取全局图其中，Vg＝Vh,Vu，Vh为动态拓扑图的所有历史节点组成的集合，Vu为所有无人机组成的节点集合，Eg为节点的边，Eg通过动态拓扑图和无人机间通信获得；以Vu为起点进行平行Dijkstra搜索，得到全局图的维诺划分。

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百度查询： 南开大学 多无人机协同自主探索方法、装置和存储介质