考虑无人艇运动学约束的IRRT-APF路径规划算法

TP391.9; 针对未知环境下无人艇(USV)的路径规划问题,提出了 一种考虑无人艇运动学约束的改进RRT*-APF路径规划算法(IRRT*-APF).通过引入改进的人工势场法(APF)提高了快速搜索随机树(RRT*)的避障性能,在人工势场中考虑无人艇与障碍物和目标点间的角度大小,加速了无人艇远离障碍物并接近目标点;使用曼哈顿距离法提高了 RRT*算法的效率.所提出的IRRT*-APF方法,与滚动RRT*算法和PSOFS算法进行了仿真对比实验.结果表明,提出的方法所规划的路径转折的次数和转角均显著减小,有利于实现无人艇的平稳控制,同时缩短了路径长度和规划路径的时间.在风浪环境下的进一步仿真实...

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Published in计算机科学 Vol. 51; no. 9; pp. 290 - 298
Main Authors 刘意, 齐洁
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 东华大学信息科学与技术学院 上海 201620%东华大学信息科学与技术学院 上海 201620 2024
东华大学数字化纺织服装技术教育部工程研究中心 上海 201620
Subjects
快速扩展随机树
Unmanned surface vehicle
局部路径规划
滚动窗口
Rapid-exploration random tree
无人艇
人工势场法
Local path planning
Rolling win-dow
Artificial potential field
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Cover

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Summary:TP391.9; 针对未知环境下无人艇(USV)的路径规划问题,提出了 一种考虑无人艇运动学约束的改进RRT*-APF路径规划算法(IRRT*-APF).通过引入改进的人工势场法(APF)提高了快速搜索随机树(RRT*)的避障性能,在人工势场中考虑无人艇与障碍物和目标点间的角度大小,加速了无人艇远离障碍物并接近目标点;使用曼哈顿距离法提高了 RRT*算法的效率.所提出的IRRT*-APF方法,与滚动RRT*算法和PSOFS算法进行了仿真对比实验.结果表明,提出的方法所规划的路径转折的次数和转角均显著减小,有利于实现无人艇的平稳控制,同时缩短了路径长度和规划路径的时间.在风浪环境下的进一步仿真实验结果表明,所提出的算法在有风浪干扰时依然能规划出符合无人艇运动学的轨迹,具有较强的抗风浪鲁棒性.
ISSN:1002-137X
DOI:10.11896/jsjkx.230900017