基于改进A*算法的三维航迹规划技术研究

A*算法在实现节点搜索时执行的是大空间搜索,该方式在三维空间中对时间和内存的消耗都较大。结合无人机的机动性能限制以及飞行任务来改进A*算法,可以达到缩小搜索空间的目的,同时对open表的管理进行改进,以减少扩展节点排序所花时间,从而整体缩短规划所需时间。通过此种方式规划出来的航迹能够最大程度地满足无人机的机动性能要求,仿真结果表明,此种方式计算速度快且能保证性能接近最优。     

面向驾驶员特性的路径规划算法

合理的路径规划必须充分考虑驾驶员习惯和心理特征,交叉口延误和转弯类型(如左转、直行或右转)对驾驶员的心理感受有较大影响。为此,针对城市路网密度大、交叉口间距小的特点,对经典的A*算法进行两方面的改进：将交叉口延误引入代价函数中;引入交叉口转弯系数γ以表征驾驶员对转弯类型的心理感受,并将其加入代价函数中。算例结果表明,与原算法相比,改进后的A*算法在保证路径总时间最短的前提下能避开左转弯操作,与实际的驾驶员习惯更吻合。     

无人机三维航迹规划方法研究

航迹规划算法是无人机关键技术之一,同时也是任务规划系统（Mission Planning System）核心之一。针对固定目标规划问题,提出一种voronoi图改进算法和动态稀疏A*算法融合的三维航迹规划方法。该方法针对固定威胁目标,通过改进voronoi图规划算法快速求解二维航迹路径,然后在该路径参考下,用动态稀疏A*算法求解符合无人机飞行动力学约束的三维航迹。试验表明,该算法比动态稀疏A*算法规划速度快,并保证了航迹最优性。     

无人机三维航迹规划算法研究

在模拟仿真出无人机三维飞行环境的基础上,根据航迹规划的要求,建立对应数学模型,并采用蚁群算法进行优化仿真.针对基本蚁群算法存在的搜索时间长、容易陷入局部最优解等缺点,将蚂蚁当前位置与目标位置的距离信息反馈到系统中作为航迹规划的控制信息,同时对航迹节点的选择方法进行改进,以提高算法的效率.仿真实例结果表明,该算法可以规划出满足无人机飞行要求的航迹.     

燃油约束下航迹规划算法研究与仿真

现有航迹规划算法通常不能够综合路径规划过程中的多种约束因素,且很少考虑到推进系统的能力限制,致使规划出的航迹实际不可飞。针对该问题,提出了一种满足飞行器多种机动性约束条件的航迹规划算法。对飞行器在垂直面内的运动状态进行分析,在传统代价函数的基础上提出了以燃油消耗为优化目标的代价函数。仿真结果表明,改进的代价函数能够对航迹进行很好的评价,所设计的规划算法搜索效率高,规划出的航迹实际可飞。     

一种改进的分层路网的路径规划算法应用

为了提高路径规划效率,提出一种改进的分层路网的路径规划算法。首先,城市路网进行分层处理,以经典A*算法为核心,在高层路网上使用改进机制,评估函数做相应调整,然后,对其权值设置上下限阈值,提高算法的搜索精度及搜索效率。实验结果表明,规划的路径并非Dijkstra算法的最短,但是改进的算法使快速路段所占比例达90%以上,实际运行最优。     

基于航迹可飞性改善的A*算法

针对利用传统A*算法规划航迹时可飞性不好的问题,提出了一种可改善航迹可飞性的改进A*算法。在算法中采用逆序A*算法,获得代价最小的初始航迹,结合迭代算法对影响航迹可飞性的航点进行处理,保证了航迹的可飞性最优。通过模拟飞机CGF的飞行环境,进行两次航迹规划试验,其结果表明该方法在改善航迹可飞性方面具有良好效果。     

启发式最优航迹规划算法数据结构的改进研究

结合航迹规划多约束条件的实际,改进了启发式A*系列算法的流程及数据结构,将A*算法中的OPEN表映射到CLOSED表中,提出一种装箱式方法管理CLOSED表,提高了对重复节点的查找效率,解决了并行A*算法中维护CLOSED表时存在的数据访问冲突问题,使得算法更加适用于实现并行多核编程。采用最小二叉树的方式管理OPEN表,克服了采用传统链表排序耗时、二叉堆数组容量有上界的缺点。仿真结果表明,改进的算法无论在单线程还是多线程并行解算以及搜索效率上都远远高于传统的A*系列算法。     

基于 A* 算法与自适应分片的大规模最优路径规划

路径规划引擎是在线地图系统中一个至关重要的部分,静态路径规划算法是重中之重。现有的对A*算法的改进主要是通过预处理算法,对路网数据进行静态分层预处理,其效率过低。文章提出了一种自适应分层的思想,同时对A*算法的启发式函数进行改进,引入了方向引导函数,使得A*算法在日常路网上的可用性有了较大的提高。实际的路网实验表明,提出的算法的搜索效率、效果均优于同类算法,与标准层次A*算法相比,文章算法的搜索空间降低为原来的42%,搜索时间仅为原来的13%。     

一种改进的机器人滚动路径规划算法

研究了复杂未知环境下移动机器人的路径规划问题,旨在解决当机器人具有相当大的可视半径时,传统的滚动规划算法在解决路径规划问题时效率不高的问题。提出了一种局部规划中采用改进的A*算法的滚动规划算法。该算法引入一种二叉堆数据结构来存储局部规划待考察的节点,通过减少局部寻优中比较的次数来提高搜索的速度。仿真结果表明,该算法在解决这类路径规划问题时,能显著提高路径规划的效率,对其他的路径规划算法也有重要的借鉴意义。     

融合改进A*与DWA算法的机器人动态路径规划

传统A*算法是移动机器人全局路径规划的常用算法之一,但是算法搜索效率低、规划路径转折点多、面对复杂环境中随机出现的动态障碍物无法实现动态路径规划。针对这些问题,在考虑全局最优的基础上将改进A*与DWA算法融合,量化环境中的障碍物信息,根据此信息调节A*算法启发函数的权重,提高算法的效率和灵活性。基于Floyd算法思想设计路径节点优化算法,删除冗余节点,减少转折,提高路径平滑度。基于全局最优设计DWA算法的动态窗口评价函数,用于区分已知障碍物和未知动态、静态障碍物,提取改进A*算法规划路径的关键点作为DWA算法的临时目标点,在全局最优的基础上实现了改进A*与DWA算法融合。实验结果表明,在复杂环境中,融合算法规划路径既能保证全局最优,又能及时有效地躲避环境中出现的动静态障碍物,实现复杂环境中的动态路径规划。     

改进A*算法与动态窗口法的机器人动态路径规划

针对传统A*算法自身节点搜索策略存在路径转折点多、转折角度大、可行路径不是理论上的最优路径等缺点,将传统A*算法3×3的搜索邻域扩展为7×7,同时去除扩展邻域同方向的多余子节点,改进为7×7的A*算法,消除了传统A*算法的3×3邻域搜索和节点移动方向仅为0.25π的整数倍的限制,优化了搜索角度.其次,针对移动机器人在复...     

融合环境信息和运动约束的改进A*算法研究

标准A*算法存在着无法考虑移动机器人运动特性及处理后的路径不利于移动机器人运动等问题。针对这一问题提出了一种新改进A*算法,通过环境信息引入障碍物权重系数来改进算法的启发函数并进行全局路径规划;优化搜索节点的选取方式和设定障碍物与路径之间的安全距离;基于对移动机器人的运动特性的考虑优化其路径,并在不同环境地图中与其他算法进行仿真实验对比分析。相关实验表明：基于新改进A*算法规划的路径始终与障碍物保持一定的安全距离;改进A*算法在时间上相比标准A*算法平均减少了80%,路径长度平均减少了2%,路径转角平均降低了82%。改进后算法相比其他算法在时间、搜索节点以及平滑度上有很大的改进,融合机器人环境信息和运动特性的规划路径算法可为移动机器人的路径规划提供一种新的方法。     

改进BIT*与DWA算法的动态路径规划

传统批通知树（batch informed trees,BIT*）算法结合了RRT*算法和A*算法的优势,但是该算法在复杂环境下无法躲避未知的动态障碍物,无法完成动态路径规划。针对该问题,提出了一种将改进的BIT*算法和改进的DWA算法相融合的算法。在传统BIT*算法的基础上对路径进行拉伸优化,提取关键转折点,减少路径长度;对传统DWA算法的距离评价函数进行改进、引入轨迹点评价函数,避免局部规划过分偏离,也减少了已知障碍物对路径的影响;将改进的BIT*算法与改进的DWA算法相融合,将提取的关键转折点作为DWA的中间目标点,弥补全局规划算法无法躲避动态障碍物的缺点以及局部规划算法全局能力低下的缺点。在动静态地图中对RRT*算法、BIT*算法、DWA算法、改进BIT*算法以及融合算法进行仿真实验,仿真结果表明：在复杂环境中,改进的BIT*算法具有更短的路径和更少的拐点;与传统的DWA算法相比,融合算法规划的路线更平滑,机器人既能实时动态避障抵达终点,又能更加贴近全局路径,保证路线全局最优。     

改进A*算法在路径规划中的应用

针对大规模多AGV路径规划的应用场景,为解决多个AGV在路径规划时因抢占节点,导致该节点负载过高,造成局部拥塞,致使整个系统的运行效率降低的问题.提出了一种结合节点负载情况的改进A*算法.各个节点的负载从初始值开始,根据相应的动态负载计算公式,动态更新该节点的负载.在A*算法的启发函数中引入负载,使节点负载影响AGV路...     

改进A*算法的智能车路径规划研究

由于A*算法所规划的路径存在着转折次数多,路径不平滑,路径贴合障碍物和初始时刻转折角度过大等不符合车辆运动学的问题。为了解决上述问题,获得适用于智能车的优化路径,本文通过对车辆运动学建模得到车辆的约束,同时在估价函数中加入车身轮廓代价和障碍物距离代价,并将车辆约束加入到A*算法的启发函数和路径优化中,再使用贝塞尔曲线拟合转折点,使A*算法所生成的路径更加符合车辆的运动学。通过分析改进A*算法可知,改进后的算法所规划的路径更加平滑、合理且符合车辆的运动特性。     

智能轮椅室内导航路径规划算法

智能轮椅为丧失行走能力的人提高生活质量和生活自由度. 适用于智能轮椅的路径规划问题是其重要的技术之一. 实际环境中行走的难易程度是有区别的, 对此提出一种新的路径规划算法, 即寻找最优路径的导航方法, 对室内环境进行栅格模型建模, 并利用最邻近关系结合改进的A*算法来规划两个位置之间的最优全局路径, 采用虚拟力场算法实现途中的局部路径规划. 此算法只需要采集用户需要到达目的地的信息, 智能轮椅能自动导航到达目的地, 经实验验证, 该算法运用到智能轮椅室内导航系统中路径得到较好的改善并具有反应快、工作稳定可靠、使用灵活方便和扩展性强等优点.     

基于改进A*算法的无人机三维空间避障路径规划

无人机在有障碍物的三维空间环境中飞行,采用常规A*算法进行避障航线的规划存在搜索节点多、搜索区域大、搜索时间长、搜索效率低、生成的航线拐角多且含有大量非必要冗余航点、没有考虑无人机自身体积与尺寸而引发的飞行中与障碍物边界碰撞的航线不安全等问题。因此,设计一种改进A*算法,首先,考虑无人机本身体积与尺寸,提出一种消除边界碰撞事故的子节点扩展方法;其次,改进评价函数,减少往复搜索次数,缩小搜索区域面积,提高搜索效率;然后,根据Floyd思想,对生成的航线进行简化处理,消除航线中的冗余航路点,减少航线转角数量,达到简化航线并改善航线平滑度的效果;最后,非线性仿真及飞行试验表明了改进的A*算法生成的航线更加安全、高效,并使无人机的飞行连续和顺畅。     

基于A*算法的三维地图最优路径规划

研究了基于A*算法的适合人步行行走的山地环境下三维地图最优路径规划算法及实现.本文考虑了三维山地无路网信息覆盖的条件较差环境,对A*算法进行改进,并利用三维地形DEM数据计算出一条相对平缓且长度较短的三维路径.改进算法对三维条件下路径最短的评价标准由原有的空间距离累加最短改进为先将空间等效成水平距离,再计算距离是否最短.同时,本文充分考虑了搜索点周围环境的整体坡度信息作为启发信息,来降低算法寻找的路径走在陡坡上的概率.实验表明,本算法最终计算出的三维最优路径在平缓度及路径最短上有所改善,基本符合人步行行走的习惯.