[發明專利]基于概率A星與智能體混合的飛行器最優路徑確定方法

無效

• 申請號: 201210344462.6
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102901500A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 于昕;花德隆;焦李成;吳建設;尚榮華;李陽陽;朱振強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于概率A星與智能體混合的飛行器最優路徑確定方法，包括如下步驟：

1)生成障礙物地形地圖：

設p_i，q_i為飛行器需繞過的每一個障礙物的起點和終點的坐標，分別對p_i點和q_i點做垂直于X軸和Y軸的直線，四條直線圍成一個矩形，表示障礙物區域T_i，其中i為障礙物區域個數；

2)在步驟(1)得到的障礙物地形地圖中設置飛行器的起始點SP和終止點EP；

3)根據飛行器的起始點SP和終止點EP的位置，用概率A星算法對飛行器進行全局路徑規劃；

4)用智能體算法對步驟(3)所規劃出的路徑進行局部優化：

4a)初始化飛行器行為決策權重：

將飛行器向父節點D_j飛行的行為決策權重記作R1；將飛行器向右方飛行的行為決策權重記作R2；將飛行器向左方飛行的行為決策權重記作R3；將飛行器保持當前航向飛行的行為決策權重記作R4，并設定飛行器在SP點未開始飛行時的初值為：R1=0.5，R2=0.4，R3=0.4，R4=0.3；

4b)飛行器根據周圍環境的變化進行相應的處理：

若飛行器的前方和左右兩側均無障礙物，則比較R1、R2和R3數值的大小，飛行器按照其中最大值所對應的方向飛行；

若飛行器前方和右側無障礙物，左側有障礙物，則比較R1和R2數值的大小，飛行器按照其中最大值所對應的方向飛行；

若飛行器前方和左側無障礙物，右側有障礙物，則比較R1和R3數值的大小，飛行器按照其中最大值所對應的方向飛行；

若飛行器前方無障礙物，兩側均有障礙物，則飛行器按照R4所對應的方向飛行；

若飛行器前方有障礙物，兩側均無障礙物，則比較R2和R3數值的大小，飛行器按照其中最大值所對應的方向飛行；

若飛行器前方和左側有障礙物，則飛行器按照R2所對應的方向飛行；

若飛行器前方和右側有障礙物，則飛行器按照R3所對應的行為飛行；

4c)修改飛行器行為決策權重：

將飛行器在步驟(4b)中選擇的方向所對應的行為決策權重值加0.03，其他行為決策權重值減0.01，其中設定行為決策權重值的上限為0.7，下限為0.2；

4d)判斷飛行器與終止點EP的距離是否小于2，若距離小于2，則停止局部路徑優化，將智能體局部優化過的路徑作為飛行器的最優路徑；否則返回步驟(4b)和(4c)繼續進行局部路徑優化。

2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(3)所述的根據飛行器的起始點SP和終止點EP的位置，用概率A星算法對飛行器進行全局路徑規劃，按如下步驟進行：

3a)將障礙物地形地圖劃分為網格地圖：

3a1)生成含有100×100個小網格的高精度網格地圖，其中每個小網格的邊長為1，將障礙物所覆蓋到的小網格的權重設為1，其他網格權重設為0；

3a2)從高精度網格地圖的最左上角的網格算起，將每10×10個小網格合并為一個大網格，則該高精度網格地圖簡化為含有10×10個大網格的低精度網格地圖，每個大網格的邊長為10，計算每個大網格中權重為1的小網格個數W(i)，其中i為大網格的標號，1≤i≤100，計算每個大網格中權重為1的小網格所占的比例R(i)，其中R(i)=W(i)/100；

3a3)設飛行器的起始點SP和終止點EP所在的大網格分別為SG和EG；

3b)根據飛行器的起始點和終止點所在的大網格SG和EG，用所述的概率A星算法對低精度網格地圖進行路徑規劃：

3b1)令飛行器的起始點SP所在的大網格SG為父節點D_j，設總計劃移動距離為：E_j+1=L+E_j，其中L為父節點D_j到與其相鄰的大網格所需要走的路徑長度，E_j為從SG到達父節點D_j所移動的距離，j為父節點的標號，設定父節點在SG時初值為：j=0，L=0，E_j=0；

3b2)計算父節點D_j到與其相鄰的每個大網格b所需要走的路徑長度L_b，其中L_b為兩個相鄰網格中心連線的長度，b為相鄰大網格的標號，1≤b≤8；

3b3)從相鄰大網格b中選擇一個大網格c，計算從該網格通過先水平后垂直平移和先垂直后水平平移到達EG所經過的兩條路徑中每條路徑的預估算耗費為：H=∑R(k)*10，將其中預估算耗費的最小值記為HM，k為平移過程中所經過的大網格標號，c為選擇相鄰大網格的標號，1≤c≤8；

3b4)對與父節點D_j相鄰的每一個大網格重復步驟(3b2)和(3b3)，得到各自的預估算耗費的最小值HM_b；

3b5)計算與父節點D_j相鄰的每個大網格b到終止點EP所在的大網格EG的總估計值F(b)：

F(b)=G(b)+HM_b；

其中G(b)為總移動耗費，G(b)=L_b+E_j，

3b6)將F(b)中的最小值所對應的網格x作為新的父節點D_j+1，E_j+1=L_x+E_j，則當前的計劃移動路徑為父節點D_j與新的父節點D_j+1所在的大網格中心的連線；

3b7)判斷新的父節點D_j+1是否為終止點EP所在的大網格EG，若滿足條件，則在低精度網格地圖中飛行器的起始點SP所在的大網格SG到達終止點EP所在的大網格EG的路徑，即為父節點D_t與D_t+1所在的大網格中心連線組成的線段，其中0≤t≤j否則，返回步驟(3b2)，直到滿足新的父節點D_j+1為終止點EP所在的大網格EG地的條件。