[發(fā)明專利]一種越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210377702.6
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114706400B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳星;鄭訊佳;羅天洪;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶文理學(xué)院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 重慶莫斯專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50279
• 代理人: 劉強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法，屬于路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：將車輛的工作空間分成相同的柵格，采用數(shù)值矩陣來儲存環(huán)境信息，建立障礙物模型威脅模型和道路模型并融合得到最終的越野環(huán)境模型分析子節(jié)點(diǎn)與障礙物的位置關(guān)系，建立子節(jié)點(diǎn)的選擇區(qū)域；在選擇區(qū)域中引入方向變化懲罰規(guī)則并通過量化局部區(qū)域的信息建立越野環(huán)境下的評估函數(shù)；通過設(shè)置防碰撞安全距離D實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化。本發(fā)明提供一種方法能夠在障礙物、環(huán)境威脅和道路條件共同耦合作用的越野環(huán)境條件下快速有效的規(guī)劃出安全、可行和高效的行駛路徑，所規(guī)劃的路徑相比傳統(tǒng)的A*算法拐點(diǎn)數(shù)減少了4倍，效率提高了30％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

路徑規(guī)劃技術(shù)大致可以分為以下：基于最優(yōu)算法智能搜索法，經(jīng)典的有蟻群算法、粒子群算法、遺傳算法、概率路線圖和快速探索隨機(jī)樹算法等?；趲缀文Ｐ偷穆窂揭?guī)劃方法，其經(jīng)典規(guī)劃算法包括Dijkstra算法、A*算法、D*算法、FieldD*算法等，其中HybridA*算法在非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下智能車路徑規(guī)劃中有著很好的效果。還有用于局部避障的算法，包括人工勢場法和動態(tài)窗口方法。然而傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法在復(fù)雜的場景的表現(xiàn)并不如人意，例如復(fù)雜的越野環(huán)境。因此，針對越野場景的路徑規(guī)劃，有方法通過采集地形信息進(jìn)行隨機(jī)采樣路徑規(guī)劃，然而規(guī)劃的路徑拐點(diǎn)太多。還有采用自適應(yīng)變異遺傳算法，建立優(yōu)化搜索速度和方位的模型，在連續(xù)空間內(nèi)進(jìn)行路徑規(guī)劃，然而此類算法容易陷入局部最優(yōu)點(diǎn)的問題。另一種方法提出了改進(jìn)的A*算法，在地形坡度和地表屬性的綜合影響下，利用窗口移動法來提高搜索效率，然而該方法只針對越野環(huán)境進(jìn)行建模，未對算法本身進(jìn)行改進(jìn)，使得算法效率低下。還有人提出了基于勢能場模型的概率圖算法，通過人工勢場法對環(huán)境進(jìn)行建模，利用概率圖算法進(jìn)行路徑規(guī)劃，缺點(diǎn)是未對人工勢場進(jìn)行改進(jìn)，此類方法容易陷入局部最小值；

因此需要提出一種越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，路徑規(guī)劃所采用的傳統(tǒng)算法，路徑拐點(diǎn)太多、容易陷入局部最優(yōu)點(diǎn)的問題、算法效率低下等問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種越野環(huán)境下基于改進(jìn)的A*算法的路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：

A1：將智能車輛的工作空間劃分成大小相同的柵格，采用數(shù)值矩陣來儲存環(huán)境信息，通過建立障礙物模型威脅模型和道路模型并融合得到最終的越野環(huán)境模型

其中，障礙物模型，為威脅模型，為道路模型；

A2：分析子節(jié)點(diǎn)與障礙物的位置關(guān)系，建立子節(jié)點(diǎn)的選擇區(qū)域(i,j)；

A3：在子節(jié)點(diǎn)區(qū)域中引入方向變化懲罰規(guī)則并通過量化局部區(qū)域的信息建立所述越野環(huán)境下的評估函數(shù)：

f(n)＝R_t(g(n_父)+η*Step)+R_o(h(n))

其中，f(n)為全局評估函數(shù)，g(n_父)為節(jié)點(diǎn)n父節(jié)點(diǎn)的真實(shí)代價值，D_P為方向變化懲罰，Step為移動代價，為在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)(i,j)越野柵格地圖值，h(n)為節(jié)點(diǎn)n的預(yù)估代價，ε為環(huán)境威脅敏感度，d_nt為節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，d_st起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離；R_t和R_o是自適應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)，Q_o和Q_t為威脅率和通過率，η為調(diào)節(jié)系數(shù)；