基于改进人工势场法的AUV全局路径规划

TP391; 目的 为了解决AUV(autonomous underwater vehicle)在传统人工势场法路径规划过程中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题,方法 提出一种基于改进人工势场法(improved artificial potential field,IAPF)的AUV全局路径规划算法.首先为解决引力过大导致的碰撞问题,引入作用阈限制目标点的吸引力;然后在斥力场添加距离修正因子修正斥力函数,防止目标点离障碍物过近时,由于斥力大于引力引起目标不可达现象,同时考虑到障碍物大小的不等性会影响斥力的作用范围,对障碍物的最小安全距离进行修改;最后在此基础上添加外力,利用外力和势场力...

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Published in河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 43; no. 1; pp. 132 - 139
Main Authors 王磊, 刘晶晶, 齐俊艳, 贺军义
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河南理工大学 计算机科学与技术学院,河南 焦作 454000 2024
Subjects
人工势场
AUV
作用阈
修正因子
action threshold
correction factor
artificial potential field
path planning
路径规划
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Summary:TP391; 目的 为了解决AUV(autonomous underwater vehicle)在传统人工势场法路径规划过程中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题,方法 提出一种基于改进人工势场法(improved artificial potential field,IAPF)的AUV全局路径规划算法.首先为解决引力过大导致的碰撞问题,引入作用阈限制目标点的吸引力;然后在斥力场添加距离修正因子修正斥力函数,防止目标点离障碍物过近时,由于斥力大于引力引起目标不可达现象,同时考虑到障碍物大小的不等性会影响斥力的作用范围,对障碍物的最小安全距离进行修改;最后在此基础上添加外力,利用外力和势场力的共同作用使AUV沿切线方向行驶,从而摆脱局部极小点或陷阱区域.结果 仿真实验结果表明,本文算法能够规划出一条最优路径,与同类算法相比,本文算法运行时间短,成功率高.结论 本文提出的基于改进人工势场法的AUV全局路径规划算法,通过引入作用阈、距离修正因子、最小安全距离修正以及外力作用,有效解决了传统人工势场法在AUV路径规划中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题.
ISSN:1673-9787
DOI:10.16186/j.cnki.1673-9787.2021090056