[發(fā)明專利]一種基于智能體的可移動裝置有限空間路徑生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811007323.8
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109269518B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 馮強;崔博文;王自力;任羿;孫博;楊德真
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于智能體的可移動裝置有限空間路徑生成方法，支持可移動裝置在有限空間的路徑生成問題。步驟如下：1.空間智能體封裝。利用正六邊形柵格對可移動裝置的空間環(huán)境進行分割與封裝，每個柵格作為一個空間智能體，代表一塊空間區(qū)域。2.可移動裝置智能體封裝。將可移動裝置移動中的形狀簡化為圓形，并定義其從起始位置向目標位置移動的偏離函數(shù)f_goal。3.構建多智能體的路徑生成框架。將每個可移動裝置智能體的總體移動描述為奔向目標行為和避障行為。4.基于空間智能體選擇的路徑確定。定義可移動裝置智能體路徑生成的確定函數(shù)，并根據(jù)確定函數(shù)選擇下一個空間智能體。5.消解空間智能體沖突。采用等待或繞行策略來消解空間智能體沖突。

所屬技術領域

本發(fā)明提供一種基于智能體的可移動裝置的有限空間路徑生成方法，尤其指一種基于智能體的路徑生成方法，將空間和移動裝置封裝為智能體，通過改進A-Star(A*)方法生成可移動裝置在有限空間的移動路徑，屬于工業(yè)工程領域。

背景技術

可移動裝置，如汽車、移動機器人等的移動路徑生成問題一直以來受到人們的廣泛關注。當可移動區(qū)域較大時，將可移動裝置視為質點進行研究。但當可移動裝置在有限空間內移動時，障礙物的尺寸以及可移動裝置的尺寸均會影響可移動裝置的移動效率，因此不能視為質點展開研究。由于路徑規(guī)劃具有典型的NP-hard特性，有效的搜索方法可以得到最優(yōu)的移動路徑，目前使用最多的路徑搜索方法是A*搜索方法，但在形狀不規(guī)則或者有障礙物的作業(yè)區(qū)域內進行路徑搜索時表現(xiàn)出一定的局限性。為此，本發(fā)明采用智能體方法，將空間和可移動裝置封裝為智能體，并采用集成改進A*方法，通過智能體協(xié)同獲取可移動裝置在有限空間的移動路徑。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為考慮空間約束的可移動裝置提供有效的全局尋優(yōu)的路徑生成方法，使可移動裝置在有限空間內尋找最優(yōu)的移動路徑，縮短移動時間，提高移動效率。

本發(fā)明提出了一種基于智能體的可移動裝置有限空間路徑生成方法，主要包含以下步驟：

步驟一：空間智能體封裝。

本發(fā)明利用正六邊形柵格對可移動裝置的空間環(huán)境進行分割與封裝，每個柵格作為一個空間智能體，代表一塊空間區(qū)域，從而獲得高效移動方向。

1)空間智能體的位置

L＝{l|l＝[x,y]^T,0≤x≤X,0≤y≤Y}

X,Y分別表示整個空間行坐標與列坐標的最大值。

2)空間智能體的狀態(tài)

C＝{-1,0,1}

-1表示固定占用空間，該空間的狀態(tài)為一直不可用；0表示臨時占用，并假設該空間在有限的時間t后可變?yōu)榭捎脿顟B(tài)；1表示該空間可用。

3)空間智能體的鄰居

L^k(x_k,y_k)表示某一空間智能體的位置，L^k+1(x_k+i,y_k+i)表示該空間智能體的鄰居坐標，則該空間智能體的鄰居的集合為：

其中，f(L^k(x_k,y_k),L^k+1(x_k+i,y_k+i))表示兩個智能體之間是否存在鄰居關系的函數(shù)，R為可移動裝置包絡圓型的半徑，d為可移動裝置間的安全距離。在整個可移動裝置的路徑生成中，空間智能體通過其自身狀態(tài)屬性影響著可移動裝置的路徑搜索結果。從起始點S_(i,j)移動到目標點G_(i,j)的過程中，每個空間智能體都有可能成為可移動裝置路徑生成中的某一個路徑點，所有搜索到的空間智能體構成可移動裝置移動的路徑。