何仁珂, 魏瑞轩, 张启瑞, 许卓凡, 周凯

(空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)

裂缝区域优化随机扩展航路规划方法

何仁珂, 魏瑞轩, 张启瑞, 许卓凡, 周凯

(空军工程大学 航空航天工程学院, 陕西 西安 710038)

摘要:针对密集障碍代价空间中存在的局部裂缝区域,基于采样的路径规划方法随机生成的节点无法进行有效扩展,形成可行路径的概率极低的问题,采用电势原理建立环境威胁模型,提出局部区域启发模式转换机制及节点一步检测方法。采用路径代价改进Transition-based RRT算法的节点选择机制,实现节点扩展的双启发。仿真结果表明,该算法能够有效地解决上述问题,其算法性能和路径生成优于同类算法。

关键词:航路规划; 快速扩展随机树; 裂缝问题

0引言

航路规划是保证移动机器人及无人飞行器等各类智能体安全飞行和执行任务的基础环节。随着这一领域研究的不断深入,对于航路规划问题的求解由简单约束条件向复杂约束条件延伸,由二维空间向高维空间拓展。这一趋势对传统航路规划方法提出了巨大的挑战,特别在解决密集障碍空间航路规划问题上,传统航路规划算法如拓扑图[1]、人工势场法[2]、栅格法[3]、智能优化算法[4-5]等在算法适用性和计算效率方面有诸多限制。以快速扩展随机树[6](Rapidly exploring Random Tree,RRT)算法为代表的基于采样的路径规划方法,在处理二维、多维空间的复杂约束规划问题方面有着广泛的应用[7];但由于该算法是建立在随机采样的基础上的,因此路径生成带有很大的随机性。……