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移动机器人用改进的双向A^(*)二次路径规划算法 被引量:3
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作者 李炯逸 李强 +2 位作者 张新闻 Zin Myo Htet 蔡永斌 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第2期498-507,共10页
针对传统A*算法存在规划路径与障碍物相交、规划的路径拐点多和搜索时间长等问题,提出了一种面向室内环境改进的双向A^(*)二次路径规划算法。通过对地图进行膨胀处理,解决了规划路径与障碍物相交的问题;通过引入新的启发函数和双向扩展... 针对传统A*算法存在规划路径与障碍物相交、规划的路径拐点多和搜索时间长等问题,提出了一种面向室内环境改进的双向A^(*)二次路径规划算法。通过对地图进行膨胀处理,解决了规划路径与障碍物相交的问题;通过引入新的启发函数和双向扩展等方法,提高了双向A^(*)算法的搜索速度和精度;引入转弯代价函数和自适应权重,减少了拐点数量;利用二次规划和二阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,删除了允余节点和不符合实际移动的拐角。仿真结果表明:算法的搜索速度提高了55.7%,路径长度缩短了15.6%,拐点和拐角减小了31.6%和56.1%。 展开更多
关键词 评价函数 路径平滑 双向A^(*)算法 二次规划 路径规划 移动机器人
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改进双向A^(*)联合最优控制的无人农机轨迹规划
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作者 李钰 孙金林 +1 位作者 马莉 丁世宏 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第4期34-41,共8页
为了解决无人农机在复杂狭窄的非结构化环境下轨迹规划效率低且容易陷入局部解的问题,提出了一种改进双向A^(*)算法联合最优控制的方法。首先,引入方向导向搜索并改进启发式函数,加快双向A^(*)在大规模复杂环境中的路径规划速度,同时设... 为了解决无人农机在复杂狭窄的非结构化环境下轨迹规划效率低且容易陷入局部解的问题,提出了一种改进双向A^(*)算法联合最优控制的方法。首先,引入方向导向搜索并改进启发式函数,加快双向A^(*)在大规模复杂环境中的路径规划速度,同时设计路径平滑策略,减少路径拐点,提升参考路径的质量;接着,针对最优控制问题中避障约束的处理难度随障碍物密度增大而显著上升的问题,构建安全驾驶走廊,降低环境复杂度对计算效率的影响;最后,基于车辆非线性运动学模型制定惩罚迭代框架,逐步求解优化问题,提高轨迹规划成功率,获取全局最优或近似最优轨迹。在3种不同规模的地图仿真,结果表明,提出的改进双向A^(*)算法与A^(*)算法相比,规划时间和路径长度平均减少了48.0%和5.2%,路径也更平滑。在无人农机轨迹规划中,所提方法与改进Hybrid A^(*)算法、变体1和变体2相比,生成的轨迹代价分别减少了19.3%、5.4%和33.1%,轨迹质量具有明显的优势,为实际应用提供了有效的解决方案。 展开更多
关键词 双向A^(*)算法 路径规划 最优控制 无人农机
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基于双向A^(*)-APF算法的船舶路径规划研究 被引量:5
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作者 孟凡齐 孙潇潇 +2 位作者 朱金善 梅斌 郑沛洁 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期506-515,共10页
为解决目前船舶路径规划算法中存在的全局非最优解和局部最优解等问题,在双向A^(*)算法的基础上加入了优化函数PathOptimization和IsClear,以去除冗余拐点,缩短全局路径距离;在人工势场法(artificial potential field,APF)的基础上,设... 为解决目前船舶路径规划算法中存在的全局非最优解和局部最优解等问题,在双向A^(*)算法的基础上加入了优化函数PathOptimization和IsClear,以去除冗余拐点,缩短全局路径距离;在人工势场法(artificial potential field,APF)的基础上,设定离散化步长函数、斥力感应阈值和临时终点,以避免局部最优解和震荡问题;实现两种算法的融合算法(双向A^(*)-APF算法),在MATLAB模拟的相同栅格图中,对比算法改进前后的模拟试验数据。结果表明,融合算法平均减少了50%的冗余拐点,平均减少了47.5%的算法搜索时间,平均缩短了7%的路径距离,能够同时安全规避动态障碍物和静态障碍物。研究表明,双向A^(*)-APF算法可用于解决船舶路径全局非最优解和局部最优解等问题。 展开更多
关键词 双向A^(*)算法 人工势场法 路径规划 融合算法
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基于改进双向A^(*)算法的软管线束自动布置方法 被引量:2
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作者 乔凯 张宏涛 彭威 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第8期136-143,共8页
为了解决传统A^(*)算法在软管线束路径规划时搜索节点过多、折弯过大,以及难以满足多种布线约束等问题,提出一种基于改进双向A^(*)算法的软管线束自动布置方法。首先,为了满足管线两端的接口方向约束,采用双向搜索策略,动态定义正、反... 为了解决传统A^(*)算法在软管线束路径规划时搜索节点过多、折弯过大,以及难以满足多种布线约束等问题,提出一种基于改进双向A^(*)算法的软管线束自动布置方法。首先,为了满足管线两端的接口方向约束,采用双向搜索策略,动态定义正、反向搜索的目标节点;其次,引入双重权重参数优化评价函数并加入折弯代价,减少管线的拐点和折弯角度;然后,提出基于自适应步长的邻域搜索方法,并在搜索过程中设定父拐点和加入折弯角度限制约束,以提高搜索效率并满足管线最小弯曲半径要求;最后,针对搜索路径拐点较多和路径不平滑问题,提出基于节点过滤和B样条曲线插值的软管光顺方法。实验仿真表明,与传统A^(*)算法相比,所提方法规划出的管线路径拐点和搜索路径节点数都有较大减少,生成的软管路径光顺平滑,满足实际布线约束。 展开更多
关键词 软管线束 双向A^(*)算法 自动布线 邻域扩展 接口方向
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基于扇形领域扩展的同步双向A^(*)算法 被引量:17
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作者 陈万通 刁天茹 +1 位作者 贾吉庆 秦仕伟 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期118-122,127,共6页
为提高航空器飞行的安全性和平滑性,解决传统A^(*)算法拐弯角度过大、搜索路径节点过多等问题,提出一种基于扇形领域扩展的同步双向A^(*)搜索算法。首先,根据栅格图法扩展危险区域边界;其次,设计了基于同步双向搜索的A^(*)算法,动态定... 为提高航空器飞行的安全性和平滑性,解决传统A^(*)算法拐弯角度过大、搜索路径节点过多等问题,提出一种基于扇形领域扩展的同步双向A^(*)搜索算法。首先,根据栅格图法扩展危险区域边界;其次,设计了基于同步双向搜索的A^(*)算法,动态定义正反向搜索的目标节点。针对搜索角度有限问题,提出了在5×5领域内的扇形领域扩展策略,并设计了含有双重权重参数的评价函数以减少冗余点的产生。为验证改进算法的有效性,选取方形和不规则形状危险区进行仿真。结果表明改进的同步双向搜索算法搜索的路径更平滑;与传统双向A^(*)算法的结果相比,在不同形状的危险区域下,搜索路径长度分别减少了1.65%、13.16%,搜索路径节点个数减少了42.6%、46.81%,具有较强的搜索效率。 展开更多
关键词 路径规划 同步双向A^(*)算法 扇形领域扩展 双重权重
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基于优化双向A^(*)与人工势场法的无人机三维航迹规划 被引量:5
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作者 唐宇洋 郑恩辉 邱潇 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期69-75,共7页
针对传统A^(*)算法在无人机航迹规划中面对复杂环境和高动态任务时存在搜索速度慢、冗余节点多等问题,提出了一种基于优化双向A^(*)算法和人工势场相结合的三维无人机航迹规划方法。通过采用双向搜索机制并设置权重系数优化启发函数,引... 针对传统A^(*)算法在无人机航迹规划中面对复杂环境和高动态任务时存在搜索速度慢、冗余节点多等问题,提出了一种基于优化双向A^(*)算法和人工势场相结合的三维无人机航迹规划方法。通过采用双向搜索机制并设置权重系数优化启发函数,引入自适应步长策略,利用调节因子动态调整双向A^(*)搜索步长,综合考虑全局规划与实时避障需求提出了Bi-A^(*)PF算法。仿真实验表明:与传统的航迹规划方法相比,Bi-A^(*)PF算法不仅能够使无人机在三维环境下高效规划出一条期望航迹,还能有效避开突发威胁。 展开更多
关键词 无人机 双向A^(*)算法 人工势场算法 航迹规划
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基于四叉树栅格环境的变步长双向A^(*)算法 被引量:11
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作者 张阳伟 乔越 李成凤 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第10期1960-1966,共7页
针对应用A^(*)算法对静态环境中自动引导车辆(AGV)进行路径搜索时,存在随着环境建模栅格增多、消耗内存大、运行时间过长及规划路径存在曲率半径过小的问题,提出一种基于三阶贝塞尔曲线轨迹优化的四叉树栅格环境建模的变步长双向A^(*)... 针对应用A^(*)算法对静态环境中自动引导车辆(AGV)进行路径搜索时,存在随着环境建模栅格增多、消耗内存大、运行时间过长及规划路径存在曲率半径过小的问题,提出一种基于三阶贝塞尔曲线轨迹优化的四叉树栅格环境建模的变步长双向A^(*)算法。对AGV运动的待搜索空间进行线性四叉树栅格建模,改进的A^(*)算法对已建模的栅格环境进行路径搜索,从栅格图中以变步长的方式提取下一次A^(*)算法的路径判断节点,减少A^(*)算法搜索节点数,对规划的路径使用贝塞尔曲线进行约束,以解决搜索素路径中存在的折线多、路径转角大的问题。实验结果表明,线性栅格建模法结合改进A^(*)算法的路径规划中,内存开销及算法的搜索时间均减小,规划路径满足贝塞尔曲率约束,优化后的路径更加平滑,更适合AGV运行。 展开更多
关键词 路径规划 三阶贝塞尔曲线 变步长双向A^(*)算法 四叉树栅格建模
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基于全向路口模型的非结构化道路重复节点路径规划 被引量:1
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作者 曹波 陈锋 +2 位作者 成静 李华 李永乐 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第S02期77-80,共4页
针对非结构化道路重复节点的全局导航路径规划问题,首先提出了一种基于全向路口结构并满足转向约束的地图模型构建方法,在传统导航地图的基础上对路口结构进行细化,以转向为基本单元设置导航节点,并进行转向约束处理,确保不同节点形成... 针对非结构化道路重复节点的全局导航路径规划问题,首先提出了一种基于全向路口结构并满足转向约束的地图模型构建方法,在传统导航地图的基础上对路口结构进行细化,以转向为基本单元设置导航节点,并进行转向约束处理,确保不同节点形成拓扑关系时满足转向约束;然后,根据所构建的模型设计了基于双向搜索的A*算法,分别从起点和终点展开路径搜索,直至获取最优路径;最后,在某野外实验场环境中展开对比实验,结果表明,基于所提地图模型所得的全局路径满足转向约束要求,且能够有效解决重复节点的路径规划问题。 展开更多
关键词 全局路径规划 非结构化道路 全向路口结构 转向约束 重复节点 双向搜索A^(*)算法
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