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Bezier曲线与A-Star算法融合的火星探测器路径规划
引用本文:朱胜涛,戴娟,刘海涛,李剑锋.Bezier曲线与A-Star算法融合的火星探测器路径规划[J].电子测量技术,2023,46(19):69-75.
作者姓名:朱胜涛  戴娟  刘海涛  李剑锋
作者单位:1.北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室 北京 100192; 2.现代测控技术教育部重点实验室 北京 100192; 3.北京信息科技大学自动化学院 北京 100192
基金项目:国家自然科学基金(61703040,61603047)、北京信息科技大学师资补充与支持计划2019 2021(5029011103)、北京信息科技大学科研水平提高重点研究培育项目(2121YJPY221)、高动态导航技术北京市重点实验室基金(HDN2019001)项目资助
摘    要:使用移动探测器探索火星表面是各大航天国家探索火星的主流方式。为了得到探测器的安全路径,提出一种基于改进A*算法的火星探测器路径规划算法。通过改进路径信息算法中的权重因子,优化传统算法的目标函数,可省略大量无价值的搜索路径,缩短搜索的时间,提高搜索效率。相比于传统的路径规划该算法能缩短53.94%的时间;引入拐角优化算法,在路径长度基本一致的情况下,减少了全局路径中拐弯的次数;满足探测器高效稳定的运行需求,拐角优化后,转弯次数相能减少16.77%。通过四阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,有效避免出现拐角尖峰,确保探测器在火星表面的平稳行进。

关 键 词:路径规划  改进A*算法  权重因子  拐角优化  四阶贝塞尔曲线

Mars rover path planning based on Bezier curve and A-Star algorithm
Zhu Shengtao,Dai Juan,Liu Haitao,Li Jianfeng.Mars rover path planning based on Bezier curve and A-Star algorithm[J].Electronic Measurement Technology,2023,46(19):69-75.
Authors:Zhu Shengtao  Dai Juan  Liu Haitao  Li Jianfeng
Abstract:Exploring the surface of Mars with a mobile rover is the mainstream way for major spacefaring nations to explore Mars. In order to get a safe path for the rover, a Mars rover path planning algorithm based on the improved A-Star algorithm is proposed. By improving the weight factor in the path information algorithm and optimizing the objective function of the traditional algorithm, a large number of worthless search paths can be omitted, shortening the time of search and improving the search efficiency. Compared with the traditional path planning can shorten 53.94% of the time; the introduction of corner optimization algorithm, in the case of the path length is basically the same, reduce the number of turns in the global path; to meet the needs of efficient and stable operation of the detector, corner optimization, the number of turns can be reduced by 16.77%. The path is smoothed by the fourth-order Bessel curve, effectively avoiding the appearance of corner spikes and ensuring the smooth travel of the rover on the surface of Mars.
Keywords:
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