[發明專利]一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202110758838.7
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113359768A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王英立;韓彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 哈爾濱三目知識產權代理事務所(普通合伙) 23214
• 代理人: 劉冰;馮慶柱

一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法，屬于無人駕駛路徑規劃領域。現有的路徑規劃方法存在無法應對各種情況以及因臨時出現的動態障礙無法準確進行全局路徑規劃。一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法，對采集的路況地圖采用柵格法進行處理，得到柵格地圖；之后，利用蟻群算法對A*算法進行優化和改進；之后，采用人工勢場法進行局部路徑規劃，并針對人工勢場法的局部極小值和目標不可達的缺點進行改進優化；之后，將改進A*算法與人工勢場法相結合設計出混合路徑規劃算法，為后續的車輛路徑規劃提供合適的控制算法；之后，通過采用合適的路徑規劃算法，由系統自動規劃出一條可行性路徑，車輛按照該路徑避開障礙物，從而準確、快速到達目標位置。

技術領域

本發明涉及一種路徑規劃方法，特別涉及一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法。

背景技術

世界上其他國家對于車輛路徑規劃技術這方面的研究很早就已經開始了，因此他們對于取得的相關技術采取嚴格的限制與保密措施，防止技術被其他國家獲取，尤其是對于我國更是在這方面進行了大力的限制。而我國，由于起步較晚，科技沉淀不深厚，也是落在國外后面。但是，我國在意識到這個方向研究的重要性以后，奮起直追，國家也是在這方面的研究給于了巨大的人力、財力、物力支持。整個社會，從企業到高校再到科研院所，形成了產學研一體化的研究模式，取得了巨大的成就，逐漸拉小了與發達國家在智能車研究領域的差距，有些方面甚至比他們做的更出色。

我國對于智能車這方面的研究在20世紀80年代才開始[13]。而且很多只是針對某個方面的一項關鍵技術進行研究，綜合性不強。沈陽自動化所通過在AGV上引入埋線式技術，通過引導式手段來指引智能車進行導航[，它的原理便是通過電磁感應，來引導AGV車輛依照設定得到線路行徑。雖然，導線式路徑規劃技術，靈活性低，規劃效率不高，但該技術使車輛行駛達到了自動化，這是中國在智能車路徑規劃方面的探索研究。中科院自動化所研制的CASIA-1移動機器人通過將自身攜帶的紅外傳感器來探測障礙物信息，并將這些獲得的信息進行融合處理以后，自主決定前進方向以及前進速度，從而躲避中途遇到的障礙物，快速、準確地到達目標位置。該款移動機器人廣泛應用于圖書館、醫院、會議展館等公共場所。香港城市大學[16]研制出了能夠自主導航的機器車及服務型的機器人，該款機器人通過路徑規劃技術可以自主到達指定位置后來完成一些任務。清華大學也積極開展了智能機器人的研究，主要成果是THMR(Tsinghua Mobile Robot)系列移動機器人，該移動機器人搭載的傳感器主要是彩色攝像機以及激光雷達]。通過傳感器可以將周圍的環境信息采集下來經過處理來指導智能車行駛，就像人的兩只“眼睛”一樣。在獲得環境信息以后，通過計算機的運算處理，將反饋信息傳遞給控制系統，進行智能車輛的路線規劃，從而使自身順利到達目標位置。

現有采用混合算法對路徑進行規劃，由于路徑規劃在實際應用中，環境往往是未知或者部分已知的，因此單一的全局路徑規劃無法應付各種情況。例如對于機場中分布的一些設備是已知的，機場車輛根據已知的信息規劃出一條路徑，從所在地點到目的地。但是如果臨時出現一些動態障礙，此時就無法準確進行全局路徑規劃，導致車輛無法到達目標位置。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的路徑規劃方法存在無法應對各種情況以及因臨時出現的動態障礙無法準確進行全局路徑規劃的問題，而提出一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法。

一種基于改進的A*算法的路徑規劃方法，所述方法是指對采集的路況地圖采用柵格法進行處理，得到柵格地圖；之后，利用蟻群算法對A*算法進行優化和改進；之后，采用人工勢場法進行局部路徑規劃，并針對人工勢場法的局部極小值和目標不可達的缺點進行改進優化；之后，將改進A*算法與人工勢場法相結合設計出混合路徑規劃算法，為后續的車輛路徑規劃提供合適的控制算法；之后，通過采用合適的路徑規劃算法，由系統自動規劃出一條可行性路徑，車輛按照該路徑避開障礙物，從而到達目標位置。

在本發明的一個優選的實施中，所述的將改進A*算法與人工勢場法相結合設計出混合路徑規劃算法，具體包括：