本發(fā)明涉及由在環(huán)境中移動(dòng)的機(jī)器使用的定位和地圖繪制技術(shù)。

更加具體地，本發(fā)明涉及用于裝配到這樣的移動(dòng)機(jī)器的定位和地圖繪制裝置和方法。

在傳感器提供關(guān)于障礙物相對(duì)于移動(dòng)機(jī)器的定位的定位數(shù)據(jù)的情形中，本發(fā)明的應(yīng)用是特別有利的。

背景技術(shù)：

存在已知的定位和地圖繪制裝置，其被設(shè)計(jì)成被裝配到移動(dòng)機(jī)器(諸如機(jī)器人)，以便在移動(dòng)機(jī)器的環(huán)境中定位移動(dòng)機(jī)器，同時(shí)也生成該環(huán)境的地圖。

這些裝置通常被叫做slam，來自“同時(shí)定位和地圖繪制(simultaneouslocalizationandmapping)”的英文縮寫。

它們一般基于概率方法。在一些方案中，例如，覆蓋環(huán)境的網(wǎng)格的每個(gè)單元格的占用概率被確定為由傳感器供應(yīng)的數(shù)據(jù)的函數(shù)。關(guān)于智能計(jì)算機(jī)通信和處理的ieee第五屆國(guó)際會(huì)議,2009,iccp2009,2009,410-408頁中的文章"onlinelocalizationandmappingwithmovingobjectsdetectionindynamicoutdoorenvironments"可以查閱該主題.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本文中,本發(fā)明的提出一種定位和地圖繪制裝置,用于裝配到在包括多個(gè)區(qū)域的環(huán)境中移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)器,該定位和地圖繪制裝置具有:接收模塊,接收模塊被設(shè)計(jì)成接收關(guān)于障礙物相對(duì)于機(jī)器的定位的定位數(shù)據(jù)；處理模塊,處理模塊被設(shè)計(jì)成,作為接收到的數(shù)據(jù)的函數(shù)和針對(duì)相對(duì)于機(jī)器定位的多個(gè)區(qū)域,確定分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率和有關(guān)區(qū)域的未知概率的測(cè)量值；地圖繪制模塊，地圖繪制模塊被設(shè)計(jì)成，針對(duì)環(huán)境中的所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，構(gòu)建分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率和有關(guān)區(qū)域的未知概率的值；和定位模塊，定位模塊被設(shè)計(jì)成確定使得測(cè)量值和構(gòu)建值之間的匹配量度最大化的、機(jī)器在環(huán)境中的定位。

因而，通過尋找測(cè)量值和構(gòu)建值之間的最佳匹配來確定移動(dòng)機(jī)器的位置，所述測(cè)量值是基于在給定瞬間從傳感器接收到的定位數(shù)據(jù)生成的，所述構(gòu)件值描述在先前迭代中由裝置產(chǎn)生的地圖。

然而，這些值不限于在環(huán)境的各個(gè)區(qū)域中的障礙物的存在或不存在的概率的估計(jì)，如在傳統(tǒng)概率方法中那樣，但是通過使用代表一些區(qū)域的未知概率的值，也允許這些區(qū)域的信息的缺失。

應(yīng)注意的是，代表區(qū)域的占用概率和區(qū)域的未占用概率的值也受到有關(guān)區(qū)域的信息缺失的影響，由于前述原因，三個(gè)代表值(占用概率、未占用概率和未知概率)，在下文中叫做“可能性”，通常具有固定和(通常等于1).

根據(jù)可選的(并因此非限制性的)其它特性：

-定位模塊被設(shè)計(jì)成通過使用測(cè)量值和構(gòu)建值之間的沖突量度來確定匹配的量度；

-匹配量度指示代表占用概率的測(cè)量值的空間分布和代表占用概率的構(gòu)建值的空間分布之間的匹配；

-定位模塊被設(shè)計(jì)成，使用與環(huán)境的給定區(qū)域相關(guān)聯(lián)的每個(gè)項(xiàng)的和，確定用于移動(dòng)機(jī)器的給定定位的匹配量度，并且通過使用代表與機(jī)器的給定定位的給定區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的占用概率的測(cè)量值和代表給定區(qū)域的占用概率的構(gòu)建值的乘積來計(jì)算每一項(xiàng)。

-定位模塊被設(shè)計(jì)成，通過使用沖突因子來計(jì)算每一項(xiàng)，所述沖突因子使用代表與所述機(jī)器的所述給定定位的給定區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的占用概率的測(cè)量值與代表所述給定區(qū)域的未占用概率的構(gòu)建值的乘積和代表與所述機(jī)器的所述給定定位的給定區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域的未占用概率的測(cè)量值與代表所述給定區(qū)域的占用概率的構(gòu)建值的乘積的和；

-所述地圖繪制模塊包括組合模塊，所述組合模塊被設(shè)計(jì)成，對(duì)于每個(gè)區(qū)域，通過將與有關(guān)區(qū)域相關(guān)的所述測(cè)量值和在先前迭代中對(duì)于有關(guān)區(qū)域由地圖繪制模塊構(gòu)建的值組合，確定分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率、有關(guān)區(qū)域的未知概率和有關(guān)區(qū)域中的沖突概率的原始值；

-所述地圖繪制模塊包括歸一化模塊，所述歸一化模塊被設(shè)計(jì)成，作為所述原始值的函數(shù)，確定所述構(gòu)建值；

-所述處理模塊包括轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊被設(shè)計(jì)成，對(duì)于相對(duì)于所述機(jī)器定位的所述多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域，作為在極坐標(biāo)網(wǎng)格中被分配到與所述有關(guān)區(qū)域?qū)?yīng)的單元格的對(duì)應(yīng)值的函數(shù)，確定與所述有關(guān)區(qū)域相關(guān)的所述測(cè)量值。

本發(fā)明也提出一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上述定位和地圖繪制裝置和被設(shè)計(jì)成生成所述定位數(shù)據(jù)的傳感器。該傳感器例如是激光雷達(dá)傳感器，但是其可以是另一類型的傳感器，諸如雷達(dá)傳感器。

本發(fā)明也提出與上述相關(guān)的一種定位和地圖繪制方法，所述方法被在包括多個(gè)區(qū)域的環(huán)境中移動(dòng)的機(jī)器使用，所述方法包括以下步驟：

-接收關(guān)于障礙物相對(duì)于所述機(jī)器的定位的定位數(shù)據(jù)；

-作為所接收的數(shù)據(jù)的函數(shù)并且對(duì)于相對(duì)于所述機(jī)器定位的多個(gè)區(qū)域，確定分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率和有關(guān)區(qū)域的未知概率的測(cè)量值；

-對(duì)于所述環(huán)境的所述多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域，構(gòu)建分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率和有關(guān)區(qū)域的未知概率的值；

-通過確定使得所述測(cè)量值和所述構(gòu)建值之間的匹配量度最大化的、所述機(jī)器在所述環(huán)境中的定位，來定位所述機(jī)器。

該方法可以視需要包括以下步驟：通過將與有關(guān)區(qū)域相關(guān)的所述測(cè)量值和在先前迭代中對(duì)于有關(guān)區(qū)域由所述地圖繪制模塊構(gòu)建的值組合，以便生成分別代表有關(guān)區(qū)域的占用概率、有關(guān)區(qū)域的未占用概率、有關(guān)區(qū)域的未知概率和有關(guān)區(qū)域中的沖突概率的原始值。

關(guān)于定位和地圖繪制裝置的上述可選特征也可以被應(yīng)用到這些方法。

附圖說明

參考通過非限制示例提供的附圖，以下描述將解釋本發(fā)明的本質(zhì)和應(yīng)用。

在附圖中：-圖1示出包括傳感器和根據(jù)本發(fā)明的定位和地圖繪制裝置的示例的系統(tǒng)；

-圖2以功能形式示出有圖1中的定位和地圖繪制裝置執(zhí)行的處理；

-圖3示出基于從傳感器接收到的定位數(shù)據(jù)構(gòu)建的極坐標(biāo)網(wǎng)格。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出包括定位和地圖繪制裝置10的系統(tǒng)的主要元件。

該系統(tǒng)被裝配到在環(huán)境中移動(dòng)的機(jī)器，例如，機(jī)動(dòng)車輛或機(jī)器人。如從以下說明顯而易見的，配備有定位和地圖繪制裝置的、有時(shí)被稱為slam(英文表達(dá)“simultaneouslocalizationandmapping”的縮寫)的系統(tǒng)能被同時(shí)用于在環(huán)境中定位系統(tǒng)(并由此定位移動(dòng)機(jī)器)和用于確定環(huán)境的地圖。

圖1的系統(tǒng)包括傳感器2，傳感器2生成關(guān)于環(huán)境中存在的障礙物(相對(duì)于系統(tǒng))的定位的定位數(shù)據(jù)。傳感器2是例如激光雷達(dá)型的；在該情形中，對(duì)于相對(duì)于系統(tǒng)的基準(zhǔn)方向的多個(gè)取向α，定位數(shù)據(jù)代表在與該取向α相關(guān)的方向上遇到第一障礙物(距離系統(tǒng))的距離d(α)。

在變型中，可以使用另一類型的傳感器，諸如雷達(dá)傳感器。

圖1的系統(tǒng)也包括定位和地圖繪制裝置10，定位和地圖繪制裝置10在它的輸入端接收由傳感器2生成的定位數(shù)據(jù)，并且在每個(gè)時(shí)刻t在它的輸出端處生成關(guān)于系統(tǒng)(并且因此關(guān)于裝配有該系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器)的位置信息xt以及地圖繪制信息gri。

該地圖繪制信息gri例如是占用網(wǎng)格(如在英文中已知的)，其以網(wǎng)格的形式描述已經(jīng)檢測(cè)到的障礙物在環(huán)境中的位置。

在這里所描述的情形中，以二維方式繪制環(huán)境，位置信息xt包括例如系統(tǒng)在繪圖方案中的坐標(biāo)x、y(更具體地，它的橫坐標(biāo)x和它的縱坐標(biāo)y)以及它的航向(heading)(如在英文中已知)θ。相對(duì)于按照慣例定義的初始坐標(biāo)x0、y0和初始航向θ0(例如，假設(shè)x0＝0，y0＝0并且θ0＝0)，如下所述確定該位置信息x。

為了執(zhí)行下述處理，在此情形中，定位和地圖繪制裝置10包括處理器4(例如，微處理器)和存儲(chǔ)器件6(例如，硬盤)。

處理器4被設(shè)計(jì)成，特別是參照?qǐng)D2，例如通過執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器件6中的計(jì)算機(jī)程序指令，執(zhí)行下述處理。在變型中，可以通過被嵌入在定位和地圖繪制裝置10中的專用集成電路(如在英文中已知的)或asic執(zhí)行這些處理。

存儲(chǔ)器件6也可以被用于存儲(chǔ)在下述處理中使用的數(shù)據(jù)，特別是代表概率或可信性(下文中也稱為“可能性(masses)”)的數(shù)據(jù)。

圖2以功能形式示出由定位和地圖繪制裝置10執(zhí)行的處理，以便基于由傳感器2生成的定位數(shù)據(jù)d(α)確定位置信息xt和地圖繪制信息gri。

因而，由定位和地圖繪制裝置10執(zhí)行的不同處理在圖2中被示出成被不同的模塊11、12、14、16、18、20、22執(zhí)行，但是在實(shí)踐中，可以作為由同一處理器4執(zhí)行指令的結(jié)果來執(zhí)行這些處理。

定位和地圖繪制裝置10包括接收模塊11，接收模塊11被連接到傳感器2，并且因而接收由傳感器2生成的定位數(shù)據(jù)d(α)，并且然后將它們傳輸?shù)綐O坐標(biāo)網(wǎng)格構(gòu)建模塊12。

作為在時(shí)刻t在它的輸入端處接收的定位數(shù)據(jù)d(α)的函數(shù)，極坐標(biāo)網(wǎng)格構(gòu)建模塊12為極坐標(biāo)網(wǎng)格的每個(gè)單元格確定以下三個(gè)參數(shù)：

-占用可能性m_polt,j(o)(英文中的“占用可能性”)；

-未占用可能性m_polt,j(f)(英文中的“未占用可能性”)；

-未知可能性m_polt,j(u)(英文中的“未知可能性”)。

對(duì)于每個(gè)單元格j，與該單元格相關(guān)的不同可能性的和等于1。

如圖3所示，極坐標(biāo)網(wǎng)格是一組環(huán)境的單元格(這里以二維方式示出)，其中每個(gè)單元格對(duì)應(yīng)于距離系統(tǒng)(或者更精確地距傳感器2)的距離的給定范圍并且對(duì)應(yīng)于給定角度的扇區(qū)(角度被相對(duì)于前述的系統(tǒng)的基準(zhǔn)方向測(cè)量)。

根據(jù)一定信息，在此情形中根據(jù)在時(shí)刻t從傳感器2接收的定位數(shù)據(jù)，占用可能性m_polt,j(o)代表極坐標(biāo)網(wǎng)格中的有關(guān)單元格j被占用的概率。因此占用可能性m_polt,j(o)代表該單元格j的占用概率或可信性。

根據(jù)一定信息，在此情形中根據(jù)在時(shí)刻t從傳感器2接收的定位數(shù)據(jù)，未占用可能性m_polt,j(f)代表極坐標(biāo)網(wǎng)格中的有關(guān)單元格j未被占用的概率。因此未占用可能性m_polt,j(f)代表該單元格j的未占用概率或可信性。

未知可能性m_polt,j(u)代表有關(guān)單元格j還沒有被探究的可能性，換言之，根據(jù)可用信息(在此情形中為定位數(shù)據(jù))，對(duì)與該單元格j，沒有可用的知識(shí)。未知可能性m_polt,j(o)因此代表單元格j未知的概率或可信性。

對(duì)于位于與方向θ對(duì)應(yīng)的角度扇區(qū)中的單元格j，例如，不同可能性被如下確定：

-對(duì)于位于距系統(tǒng)距離d(θ)的單元格j(在圖3中黑色陰影)(也就是說，如果傳感器2是激光雷達(dá)傳感器，則是其中障礙物被圖3中的虛線所示的激光束撞到的單元格)，

m_polt,j(o)＝iconf,m_polt,j(f)＝0,m_polt,j(u)＝1-iconf，其中iconf是傳感器2的置信度指數(shù)(例如，由傳感器2預(yù)先定義或提供)，通常在0.5至1的范圍中。

-對(duì)于位于小于距離d(θ)的距離處的單元格j(即，在激光傳感器的情形中激光束已經(jīng)經(jīng)過的那些單元格)，

m_polt,j(o)＝0,m_polt,j(f)＝iconf,m_polt,j(u)＝1-iconf；

-對(duì)于位于大于距離d(θ)的距離處的單元格j(即，在激光雷達(dá)的情形中位于激光束的撞擊以外的那些單元格，在圖3中被示出為帶陰影線)，

m_polt,j(o)＝0,m_polt,j(f)＝0,m_polt,j(u)＝1。

如果傳感器提供用于極坐標(biāo)網(wǎng)格的同一角度扇區(qū)的多個(gè)定位數(shù)據(jù)d(θ)(例如，如果激光雷達(dá)傳感器提供用于多個(gè)高度或?qū)拥臄?shù)據(jù)，或者如果激光傳感器的分辨率比極坐標(biāo)網(wǎng)格的分辨率更精細(xì))，則例如最小距離d(θ)被選擇用于確定如上所述的可能性。

極坐標(biāo)網(wǎng)格構(gòu)建模塊12將由此確定的所有可能性參數(shù)m_polt,j發(fā)送到轉(zhuǎn)換模塊14，對(duì)于極坐標(biāo)網(wǎng)格的每個(gè)單元格j，轉(zhuǎn)換模塊14把針對(duì)該單元格j確定的可能性分配到笛卡爾坐標(biāo)中的測(cè)量網(wǎng)格的一個(gè)(或多個(gè))對(duì)應(yīng)單元格i(表達(dá)成在t時(shí)刻相對(duì)于系統(tǒng)的當(dāng)前位置)。

換言之，當(dāng)測(cè)量網(wǎng)格與極坐標(biāo)網(wǎng)格的單元格j匹配時(shí)，對(duì)于任意a{o,f,u},m_scant,i(a)＝m_polt,j(a)。

因而，對(duì)于測(cè)量網(wǎng)格的每個(gè)單元格i，做出以下限定：

-每個(gè)單元格i的占用可能性m_scant,i(o)，其代表(根據(jù)在時(shí)刻t處由傳感器2提供的定位數(shù)據(jù)的)單元格i的占用概率(或可信性)；

-每個(gè)單元格i的未占用可能性m_scant,i(f)，其代表(根據(jù)在時(shí)刻t處由傳感器2提供的定位數(shù)據(jù)的)單元格i的未占用概率；

-每個(gè)單元格i的未知可能性m_scant,i(u)，其代表(根據(jù)在時(shí)刻t處由傳感器2提供的定位數(shù)據(jù)的)單元格i的未知概率。

對(duì)于每個(gè)單元格i，與該單元格相關(guān)的不同可能性的和等于1。

術(shù)語“處理模塊”這里被應(yīng)用到由極坐標(biāo)構(gòu)建模塊12和轉(zhuǎn)換模塊14形成的組件。處理模塊因而能夠基于定位數(shù)據(jù)d(θ)來確定可能性m_scant,j(a)。

如在圖2中可見的，對(duì)于測(cè)量網(wǎng)格的不同單元格i由轉(zhuǎn)換模塊16產(chǎn)生的不同的可能性m_scant,i(a)(其中a{o,f,u})一方面被輸送到定位模塊16并且另一方面被輸送到組合模塊18。

定位模塊16在其輸入端還接收以下信息，其由組合模塊18和歸一化模塊20在先前迭代t-1(如以下針對(duì)當(dāng)前迭代t所解釋的)中產(chǎn)生并且與代表環(huán)境的網(wǎng)格的單元格k相關(guān)(在笛卡爾坐標(biāo)中與固定基準(zhǔn)諸如系統(tǒng)的初始位置相關(guān))：

-對(duì)于每個(gè)單元格k，占用可能性m_grit-1,k(o)，其代表，作為直到時(shí)刻t1所執(zhí)行的處理的結(jié)果，由裝置10構(gòu)建的單元格k的占用概率；

-對(duì)于每個(gè)單元格k，未占用可能性m_grit-1,k(f)，其代表，作為直到時(shí)刻t1所執(zhí)行的處理的結(jié)果，由裝置10構(gòu)建的單元格k的未占用概率；

-對(duì)于每個(gè)單元格k，未知可能性m_grit-1,k(u)，其代表，作為直到時(shí)刻t1所執(zhí)行的處理的結(jié)果，由裝置10構(gòu)建的單元格k的未知概率。

應(yīng)指出的是，該信息在第一次迭代中是不可用的。然而，在第一次迭代中不要求處理：此時(shí)，定位模塊16僅僅指示當(dāng)前位置(由坐標(biāo)x、y和航向θ限定)等于前述初始位置(由坐標(biāo)x0、y0和航向θ0限定)。

對(duì)于其它迭代，定位模塊16確定系統(tǒng)(和因此移動(dòng)機(jī)器)的位置xt，其由坐標(biāo)x、y和航向θ限定，這使得同(被相對(duì)于系統(tǒng)的位置定位的)測(cè)量網(wǎng)格相關(guān)的值與同代表環(huán)境的固定網(wǎng)格相關(guān)的值之間的匹配量度最大化。

例如，以下量度被用于該目的，其對(duì)于位置z被定義為：

其中i(k,z)是與當(dāng)系統(tǒng)在位置z處時(shí)固定網(wǎng)格的單元格k對(duì)應(yīng)的(相對(duì)于系統(tǒng)定位的，即相對(duì)于如上所提及的移動(dòng)機(jī)器定位的)測(cè)量網(wǎng)格的單元格，并且其中mt,k,z(c)度量分子中使用的信息之間的沖突：

mt,k,z(c)＝m_grit-1,k(f).m_scant,i(k,z)(o)+m_grit-1,k(o).m_scant,i(k,z)(f)。

因而使用匹配量度，其量化測(cè)量網(wǎng)格中的占用概率的空間分布(在單元格內(nèi))與在固定網(wǎng)格中的占用概率的空間分布之間的匹配。

通過使用分母(1-mt,k,z(c))，可以在單元格的和中施加權(quán)重，其與在分子中使用的信息相反，以便允許以可取的方式對(duì)此進(jìn)行考慮。

在變型中，對(duì)于前述和中的每一項(xiàng)，可以使用另一合并運(yùn)算符以便將(經(jīng)由歸一化模塊20)從組合模塊18接收到的可能性m_grit-1,k和從轉(zhuǎn)換模塊14接收到的可能性m_scant,i(k,z)組合，例如合并運(yùn)算符，諸如在證據(jù)理論(也稱登普斯特—謝菲爾理論)中使用的那些。

因此，在這種情形中，由定位模塊16提供的值xt是使量度n(z)最大化的z的值：x使得n(x)＝maxzn(z)。

例如，這是在實(shí)踐中通過計(jì)算多個(gè)位置z的量度n(z)來確定的。在下文中，符號(hào)zx、zy、zθ分別表示限定位置z的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和航向。

根據(jù)第一可能實(shí)施例，對(duì)于一組(離散的)位置z，計(jì)算測(cè)量值，對(duì)于所述位置z：

|zx–xt-1|≤sx,|zy-yt-1|≤sy,|zθ-θt-1|≤sθ

其中，xt-1、yt-1、θt-1是限定在先前迭代中確定的位置xt-1的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和航向(或者在t＝1的迭代中的初始橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和航向)，并且其中sx、sy、sθ是預(yù)定閾值。

將坐標(biāo)表達(dá)成固定網(wǎng)格的間隔的數(shù)目(這里在固定網(wǎng)格和測(cè)量網(wǎng)格中單元格尺寸相同)，或者表達(dá)成航向的度數(shù)，例如，我們使用sx＝sy＝5和sθ＝10°，并且：

zx{xt-1-5；|t-1-4；xt-1-3；xt-1-2；xt-1-1；xt-1；xt-1+1；xt-1+2；xt-1+3；xt|t-1+4；xt|t-1+5}

zy{yt-1-5；yt-1-4；yt-1-3；yt-1-2；yt-1-1；yt-1；yt-1+1；yt-1+2；yt-1+3；yt-1+4；yt-1+5}

zθ{θt-1-10°；θt-1-8°；θt-1-6°；θt-1-4°；θt-1-2°；θt-1；θt-1+2°；θt-1+4°；θt-1+6°；θt-1+8°；θt-1+10°},

也就是說，對(duì)于1331個(gè)可能位置z計(jì)算量度n(z)。

根據(jù)第二可能實(shí)施例，我們使用從在先前迭代中確定出的位置xt-1基于恒定速度模型推導(dǎo)出的先驗(yàn)(priori)位置xt|t-1＝(xt|t-1,yt|t-1,θt|t-1)：

其中，是在時(shí)刻t-1處的位置xt-1的導(dǎo)數(shù):

然后，對(duì)于一組(離散的)位置z可計(jì)算量度n(z)，對(duì)于所述位置z：

|zx–xt|t-1|≤sx,|zy-yt|t-1|≤sy,|zθ-θt|t-1|≤sθ

其中sx、sy、sθ是預(yù)定閾值。

將坐標(biāo)表達(dá)成固定網(wǎng)格的間隔的數(shù)目(這里在固定網(wǎng)格和測(cè)量網(wǎng)格中單元格尺寸相同)，例如，我們使用sx＝sy＝5和sθ＝10°，并且：

zx{xt|t-1-5；xt|t-1-4；xt|t-1-3；xt|t-1-2；xt|t-1-1；xt|t-1；xt|t-1+1；xt|t-1+2；xt|t-1+3；xt|t-1+4；xt|t-1+5}

zy{yt|t-1-5；yt|t-1-4；yt|t-1-3；yt|t-1-2；yt|t-1-1；yt|t-1；yt|t-1+1；yt|t-1+2；yt|t-1+3；yt|t-1+4；yt|t-1+5}

zθ{θt|t-1-10°；θt|t-1-8°；θt|t-1-6°；θt|t-1-4°；θt|t-1-2°；θt|t-1；θt|t-1+2°；θt|t-1+4°；θt|t-1+6°；θt|t-1+8°；θt|t-1+10°},

也就是說，對(duì)于基于恒定速度模型確定出的先驗(yàn)位置xt|t-1周圍的1331個(gè)可能位置z計(jì)算量度n(z)。

在這個(gè)問題上，可以參考j.xie、f.nashashibi、m.n.parent和o.garcia-favrot在2010年its世界大會(huì)中的文章“areal-timerobustslamforlarge-scaleoutdoorenvironments”。

由定位模塊16確定的位置xt被傳遞到組合模塊18，如上所述，組合模塊18在其輸入端處還接收由轉(zhuǎn)換模塊14對(duì)于測(cè)量網(wǎng)格中的不同單元格i產(chǎn)生的不同可能性m_scant,i(a)(其中a{o,f,u})，以及對(duì)于固定網(wǎng)格的單元格k在先前迭代t-1中由歸一化模塊20如上所述解釋那樣產(chǎn)生的不同可能性m_grit-1,k(a)(其中a{o,f,u})。

組合模塊18然后將在時(shí)刻t處由傳感器2提供的信息(由可能性m_scant,i(a)表示)和直到時(shí)刻t-1由裝置10構(gòu)建的信息(由可能性m_grit-1,k(a)表示)組合，以便從其中推斷出代表在時(shí)刻t處固定網(wǎng)格的了解狀態(tài)的原始可能性m_combt,k(a)，例如，通過將以下類型的公式應(yīng)用到固定網(wǎng)格的每個(gè)單元格k：

m_combt,k＝m_grit-1,k∩m_scant,i(k,xt)

其中，i(k,xt)是當(dāng)系統(tǒng)在位置xt時(shí)與固定網(wǎng)格的單元格k對(duì)應(yīng)的測(cè)量網(wǎng)格的單元格，并且其中∩是合取(conjunction)運(yùn)算符，例如被限定在如下文章中，即，ieee機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議(icra2011),第84-89頁,2011，作者j.moras、v.cherfaoui和p.bonnifait，“credibilistoccupancygridsforvehicleperceptionindynamicenvironments”。

弄清被執(zhí)行為該運(yùn)算符∩的結(jié)果的計(jì)算，對(duì)于每個(gè)單元格k，我們因此獲得：

-原始占用可能性m_combt,k(o)，其代表單元格k的占用概率，其通過以下得出：

m_combt,k(o)＝m_grit-1,k(o).m_scant,i(k,xt)(o)

+m_grit-1,k(u).m_scant,i(k,xt)(o)+m_grit-1,k(o).m_scant,i(k,xt)(u)；

-原始未占用可能性m_combt,k(f)，其代表單元格k的未占用概率，其通過以下得出：

m_combt,k(f)＝m_grit-1,k(f).m_scant,i(k,xt)(f)

+m_grit-1,k(u).m_scant,i(k,xt)(f)+m_grit-1,k(f).m_scant,i(k,xt)(u)；

-原始未知可能性m_combt,k(f)，其代表單元格k的未知概率，其通過以下得出：

m_combt,k(u)＝m_grit-1,k(u).m_scant,i(k,xt)(u)；

-原始沖突可能性m_combt,k(c)，其代表關(guān)于該單元格k(由傳感器2提供的信息和由裝置10構(gòu)建的信息之間直到時(shí)刻t-1)的沖突概率，其通過以下得出：

m_combt,k(c)＝m_grit-1,k(f).m_scant,i(k,xt)(o)+m_grit-1,k(o).m_scant,i(k,xt)(f)。

對(duì)于每個(gè)單元格k，與該單元格相關(guān)的不同原始可能性的和等于1。

由組合模塊18產(chǎn)生的原始可能性m_combt,k被傳遞到歸一化模塊20，如果不受移動(dòng)障礙物干擾，歸一化模塊20(在每個(gè)單元格中)保持占用、未占用和未知可能性的分布，但是使得沖突可能性的概念消失。根據(jù)可行的實(shí)施例，每個(gè)不同的單元格k的原始沖突可能性m_combt,k(c)可以被存儲(chǔ)以在檢測(cè)移動(dòng)障礙物中使用。

歸一化模塊20因而計(jì)算以下可能性(在歸一化之后)：

對(duì)于任意a{o,f,u}并且對(duì)于所有單元格k，m_grit,k(a)＝m_combt,k(a)/(1-m_combt,k(c))。

因而，對(duì)于每個(gè)單元格k，我們獲得占用可能性m_grit,k(o)、未占用可能性m_grit,k(f)和未知可能性m_grit,k(u)，在該情形中，其形成由裝置10提供的地圖繪制信息gri。因?yàn)闅w一化，對(duì)于每個(gè)單元格k，關(guān)于該單元格的不同可能性m_grit,k(o)、m_grit,k(f)、m_grit,k(u)的和等于1。

術(shù)語“地圖繪制模塊”這里被應(yīng)用到由組合模塊18和歸一化模塊20形成的組件。

該信息然后可以例如被呈現(xiàn)在地圖上(例如，被顯示在移動(dòng)機(jī)器的屏幕上)，如果需要的話將每個(gè)單元格k以根據(jù)與該單元格k相關(guān)的可能性m_grit,k(o)、m_grit,k(f)、m_grit,k(u)的函數(shù)限定的顏色顯示；例如，對(duì)于單元格k，使用這樣的顏色，該顏色在rgb基準(zhǔn)坐標(biāo)系中的三色坐標(biāo)是：m_grit,k(o)、m_grit,k(f)、m_grit,k(u)。

如上所提及的，在歸一化模塊20的出口端處產(chǎn)生的可能性m_grit,k(通過迭代延遲裝置22)被傳遞到定位模塊16和組合模塊18，以在下一迭代中使用。