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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利一种基于分层混合代价地图的改进Q-learning路径规划方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115628748B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211298410.X，技术领域涉及：G01C21/32；该发明授权一种基于分层混合代价地图的改进Q-learning路径规划方法是由徐晓苏;王亚齐;姚逸卿设计研发完成，并于2022-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于分层混合代价地图的改进Q-learning路径规划方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于分层混合代价地图的改进Q‑learning路径规划方法，包括：基于输入点云，对负障碍、斜面障碍和路面平整度的可通行性分析。再根据不同地形的可通行性，建立多层代价地图，每层代价地图对应不同的代价函数，包括可通行区域图、负障碍代价地图、斜面代价地图和平整度代价地图。根据多层代价地图建立排斥势场，根据目标位姿点建立吸引势场，合成排斥势场和吸引势场对Q表格进行初始化。再应用最小转弯半径圆弧段生成Q‑learning的动作空间，经过训练，得到可供无人车直接行走的平滑路径。本发明考虑崎岖复杂地形，可规划出履带式无人车直接通行的路径，并且基于多层代价的人工势场对Q表格赋予初值，可加快算法收敛速度。

本发明授权一种基于分层混合代价地图的改进Q-learning路径规划方法在权利要求书中公布了：1.一种基于分层混合代价地图的改进Q-learning路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立负障碍物模型、斜面模型和平整度模型，以多线激光雷达点云信息为输入，对复杂地形进行特征提取，并进行可通行性分析；S2：根据S1中可通行性分析结果，建立可通行区域图、负障碍代价地图、斜面通行代价地图、平整度代价地图，融合成为混合局部代价地图；S3：根据S2建立的混合局部代价地图与局部目标点，分别建立势场，组合成多层代价人工势场，对Q表格进行初始化；S4：考虑航向信息，建立基于最小转弯半径圆弧段的动作空间，依据S2中混合局部代价地图更新Q表格，得到最优路径；所述步骤S1中负障碍模型、斜面模型、平整度模型建立方式如下：S1.1对激光雷达输入的点云数据进行预处理，根据高度阈值，应用聚类方法分割出无人载体当前所处水平平面的点云数据作为地面点云，将该区域对应的栅格地图标记为可通行区域；S1.2对典型弹坑、水洼可用椭圆锥面近似的负障碍物进行建模，设履带式无人车最大横滚角为MAXROLL，轮距为dtread，在最大横滚角时单侧车轮的离地高度为hmaxroll，根据勾股定理可得：hmaxroll＝dtread×sinMAXROLL设负障碍近似椭圆锥面方程为： 其中a、b为地面投影椭圆的长轴和短轴，根据最大横滚角时单侧车轮的离地高度为hmaxroll，在负障碍近似椭圆面上绘制等高线，将所有椭圆投影到地面所在平面，得到平面上长短轴比例相等的椭圆等高线，以最内环长轴与短轴的交点为中心点向外每隔5°绘制射线，交椭圆等高线的点设为Pi,j，i∈N，j＝1,2,…,72，其中N为椭圆环个数，计算相邻椭圆环截取射线的长度，则该交点为可通行点的判断条件为： S1.3对缓坡及凸包正障碍，建立斜面模型，设坡面区域内点云坐标为xi,yi,zi,i＝1,2…,N，其中N为坡面障碍涉及点云数量，利用最小二乘法对点云进行平面拟合，设拟合出的平面方程为：z＝Ax+By+C根据最小二乘法，设目标方程为E，求A,B,C使得E最小： 对上式中A,B,C求偏导并求解方程组，得到A,B,C的值，已知拟合平面的法向量为利用最小二乘法拟合无人车所在平面，其法向量为设斜面相对于地面角度为θ，则可根据下式进行该斜面的可通过性判断： 若θMAXROLL，则该斜面判定为可通过，S1.4将局部点云地图栅格化，用每个栅格到拟合的地面平面距离的均方根表征平整度，并建立平整度模型，设栅格的平整度为drough，可由下式计算得： 其中dx,y为每个栅格到拟合地面平面的距离，无人车所在地面平面方程为Ae+Be+Ce+De＝0，则dx,y＝xd,yd,zd可用如下方程计算： 所述步骤S2中混合局部代价地图的建立方式如下：S2.1根据S1中负障碍、斜面障碍、阶跃障碍物可通行性分析结果，构建可通行性区域栅格地图，栅格值如下： S2.2根据S1中负障碍可通行性，考虑安全裕度，负障碍的造成的通行代价可以表示为： 其中dtread表示无人车辆轮距；S2.3根据S1中斜面障碍可通行性分析，定义坡面障碍的通行代价为： S2.4根据S1中的平整度分析，建立平整度代价地图，其同行代价将依据以下函数定义： 其中ROUGHFACTOR是描述履带式无人车平地越障能力的刻度因子，设定高程差超过车身宽度12的障碍物无法越过，S2.5综合可通行区域图、负障碍代价地图、斜面代价地图、平整度代价地图，建立混合局部代价地图，设a1,a2,a3为混合代价系数，通行代价函数为： 其中a1+a2+a3＝1。

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