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改进IRRT^(*)算法的水面船艇多目标动态路径规划
1
作者
于豪
崔奕山
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第2期17-27,共11页
水面船艇在航行过程中动态路径规划对于保障航行安全性具有十分重要的意义。针对水面舰艇的多目标动态路径规划问题,提出了一种改进的IRRT^(*)算法,充分考虑水面舰艇独特的运动学约束特性以及自身船体、障碍物的体积大小,结合双向搜索机...
水面船艇在航行过程中动态路径规划对于保障航行安全性具有十分重要的意义。针对水面舰艇的多目标动态路径规划问题,提出了一种改进的IRRT^(*)算法,充分考虑水面舰艇独特的运动学约束特性以及自身船体、障碍物的体积大小,结合双向搜索机制,在起点与终点同时进行搜索,并为多目标点设置一种分级策略进行分级探索,显著提高了路径规划的效率,并可以较优的解决多目标路径规划时的最优效率问题。其次,通过引入动态KD树进行最近邻搜索,优化了路径搜索过程,并采用定期重建KD树减少查询节点时的检索深度,进一步地提高搜索效率。最后设计了较为实际地考虑船舶转弯角度和能耗的成本函数,融合人工势场法的思想,引入引力场和斥力增益系数作为局部避障的策略,并最终采用自适应三阶B样条曲线优化路径,提高了路径的平滑性和水面船艇的实时避障能力。通过在Python环境下的模拟实验和实际海上测试,结果验证了该算法在计算时间、路径长度、避碰性能和路径转弯次数等方面的相对于目前已知算法的优势。研究成果为复杂水域中的高效路径规划提供了新的思路,助力水面舰艇自主导航技术的发展。
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关键词
改进IRRT^(*)
多目标动态路径规划
水面船艇
双向连接
三阶b样条曲线优化
动态KD树
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题名
改进IRRT^(*)算法的水面船艇多目标动态路径规划
1
作者
于豪
崔奕山
机构
集美大学轮机工程学院
智邦机器人科技有限公司
出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第2期17-27,共11页
基金
山东省科技厅项目(2022C01246)
国家大学生创新创业项目(202410390028)资助。
文摘
水面船艇在航行过程中动态路径规划对于保障航行安全性具有十分重要的意义。针对水面舰艇的多目标动态路径规划问题,提出了一种改进的IRRT^(*)算法,充分考虑水面舰艇独特的运动学约束特性以及自身船体、障碍物的体积大小,结合双向搜索机制,在起点与终点同时进行搜索,并为多目标点设置一种分级策略进行分级探索,显著提高了路径规划的效率,并可以较优的解决多目标路径规划时的最优效率问题。其次,通过引入动态KD树进行最近邻搜索,优化了路径搜索过程,并采用定期重建KD树减少查询节点时的检索深度,进一步地提高搜索效率。最后设计了较为实际地考虑船舶转弯角度和能耗的成本函数,融合人工势场法的思想,引入引力场和斥力增益系数作为局部避障的策略,并最终采用自适应三阶B样条曲线优化路径,提高了路径的平滑性和水面船艇的实时避障能力。通过在Python环境下的模拟实验和实际海上测试,结果验证了该算法在计算时间、路径长度、避碰性能和路径转弯次数等方面的相对于目前已知算法的优势。研究成果为复杂水域中的高效路径规划提供了新的思路,助力水面舰艇自主导航技术的发展。
关键词
改进IRRT^(*)
多目标动态路径规划
水面船艇
双向连接
三阶b样条曲线优化
动态KD树
Keywords
improved IRRT^(*)
multi-target dynamic path planning
surface
b
oat
two-way connection
third-order
b
spline curve optimization
dynamic KD tree
分类号
TH166 [机械工程—机械制造及自动化]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
改进IRRT^(*)算法的水面船艇多目标动态路径规划
于豪
崔奕山
《仪器仪表学报》
北大核心
2025
0
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