智能体路径规划算法旨在规划某个智能体的行为轨迹,使其在不碰到障碍物的情况下安全且高效地从起始点到达目标点.目前智能体路径规划算法已经被广泛应用到各种重要的物理信息系统中,因此在实际投入使用前对算法进行测试,以评估其性能是...智能体路径规划算法旨在规划某个智能体的行为轨迹,使其在不碰到障碍物的情况下安全且高效地从起始点到达目标点.目前智能体路径规划算法已经被广泛应用到各种重要的物理信息系统中,因此在实际投入使用前对算法进行测试,以评估其性能是否满足需求就非常重要.然而,作为路径规划算法的输入,任务空间中威胁障碍物的分布形式复杂且多样.此外,路径规划算法在为每个测试用例规划路径时,通常需要较高的运行代价.为了提升路径规划算法的测试效率,将动态随机测试思想引入到路径规划算法中,提出了面向智能体路径规划算法的动态随机测试方法(dynamic random testing approach for intelligent agent path planning algorithms,DRT-PP).具体来说,DRT-PP对路径规划任务空间进行离散划分,并在每个子区域内引入威胁生成概率,进而构建测试剖面,该测试剖面可以作为测试策略在测试用例生成过程中使用.此外,DRT-PP在测试过程中通过动态调整测试剖面,使其逐渐优化,从而提升测试效率.实验结果显示,与随机测试及自适应随机测试相比,DRT-PP方法能够在保证测试用例多样性的同时,生成更多能够暴露被测算法性能缺陷的测试用例.展开更多
无人机路径规划源于机器人运动规划,是当下无人机应用研究的核心内容,对提高无人机系统在复杂环境中的作业能力起着关键作用。针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法进行无人机路径规划时搜索随机性高、存在冗余...无人机路径规划源于机器人运动规划,是当下无人机应用研究的核心内容,对提高无人机系统在复杂环境中的作业能力起着关键作用。针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法进行无人机路径规划时搜索随机性高、存在冗余路径和路径平滑性差的问题,提出了一种面向无人机路径规划的改进RRT算法。改进RRT算法在RRT算法的基础上结合人工势场法中的引力函数使得随机节点的产生具有目标导向性,限制了随机树的拓展方向,从而降低了搜索的随机性;结合贪心算法对规划所得路径进行剪枝优化,去除冗余节点,缩短了路径长度;结合B样条曲线对路径进行平滑性处理,去除曲率突变的转折点,形成一条平滑的适合无人机实际飞行的路径。通过仿真软件对A^(*)算法、传统RRT算法与改进RRT算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进RRT算法性能更高,在狭窄通道场景与复杂障碍物场景下相比于传统RRT算法平均规划时间各减少49.44%和17.97%,相比于A^(*)算法平均规划时间各减少了80.23%和52.93%,得到的路径更短更为平缓,同时大幅降低了RRT算法路径规划失败的可能性,验证了改进RRT算法的可行性与有效性,解决了原算法随机性高、存在冗余路径和平滑性差的问题。展开更多
针对快速搜索随机树(RRT)算法在航迹规划过程中存在采样点扩展随机性强、航迹曲折不平滑等问题,提出了一种基于约束随机采样点的RRT(Constrained Random Sampling-based RRT,CRS-RRT)算法。该算法引入人工势场法中的引力场势能函数约束...针对快速搜索随机树(RRT)算法在航迹规划过程中存在采样点扩展随机性强、航迹曲折不平滑等问题,提出了一种基于约束随机采样点的RRT(Constrained Random Sampling-based RRT,CRS-RRT)算法。该算法引入人工势场法中的引力场势能函数约束随机采样点在目标点附近采样,引导随机树朝着目标点生长,提高算法的规划速度,并结合去除冗余节点策略和Minimum Snap航迹平滑方法,在复杂三维环境中可快速生成一条安全、平滑且满足无人机动力学约束的航迹。仿真结果表明,该算法有效提高航迹规划速度并缩短航迹长度。展开更多
针对多自由度机械臂在三维空间中轨迹规划的高复杂性、安全性和可靠性等问题,基于快速扩展随机树(rapidly-exploring random trees,RRT)算法在高维空间中的概率完备性和计算轻量性等优势,提出了一种基于均匀概率的目标启发式RRT(target ...针对多自由度机械臂在三维空间中轨迹规划的高复杂性、安全性和可靠性等问题,基于快速扩展随机树(rapidly-exploring random trees,RRT)算法在高维空间中的概率完备性和计算轻量性等优势,提出了一种基于均匀概率的目标启发式RRT(target heuristic RRT based on uniform probability,PH-RRT)方法.首先,该方法基于均匀概率的分配机制选取概率采样阈值作为节点标准,并与随机采样值进行比较.当随机采样值在设定的阈值范围内时,确定目标点为随机点进行节点扩展.当随机采样值在设定的阈值范围外时,随机生成随机点,在目标重力和随机点重力的目标启发式作用下进行节点扩展.然后,在已规划出的路径的基础上,进一步引入广度优先搜索思想,针对规划出的路径进行优化处理,提高了路径平滑度并减少了路径长度.实验结果表明,该方法能较好地解决传统RRT方法固有的盲目搜索问题,减少路径规划时间和路径长度,提高机械臂的路径规划效率.展开更多
文摘智能体路径规划算法旨在规划某个智能体的行为轨迹,使其在不碰到障碍物的情况下安全且高效地从起始点到达目标点.目前智能体路径规划算法已经被广泛应用到各种重要的物理信息系统中,因此在实际投入使用前对算法进行测试,以评估其性能是否满足需求就非常重要.然而,作为路径规划算法的输入,任务空间中威胁障碍物的分布形式复杂且多样.此外,路径规划算法在为每个测试用例规划路径时,通常需要较高的运行代价.为了提升路径规划算法的测试效率,将动态随机测试思想引入到路径规划算法中,提出了面向智能体路径规划算法的动态随机测试方法(dynamic random testing approach for intelligent agent path planning algorithms,DRT-PP).具体来说,DRT-PP对路径规划任务空间进行离散划分,并在每个子区域内引入威胁生成概率,进而构建测试剖面,该测试剖面可以作为测试策略在测试用例生成过程中使用.此外,DRT-PP在测试过程中通过动态调整测试剖面,使其逐渐优化,从而提升测试效率.实验结果显示,与随机测试及自适应随机测试相比,DRT-PP方法能够在保证测试用例多样性的同时,生成更多能够暴露被测算法性能缺陷的测试用例.
文摘无人机路径规划源于机器人运动规划,是当下无人机应用研究的核心内容,对提高无人机系统在复杂环境中的作业能力起着关键作用。针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法进行无人机路径规划时搜索随机性高、存在冗余路径和路径平滑性差的问题,提出了一种面向无人机路径规划的改进RRT算法。改进RRT算法在RRT算法的基础上结合人工势场法中的引力函数使得随机节点的产生具有目标导向性,限制了随机树的拓展方向,从而降低了搜索的随机性;结合贪心算法对规划所得路径进行剪枝优化,去除冗余节点,缩短了路径长度;结合B样条曲线对路径进行平滑性处理,去除曲率突变的转折点,形成一条平滑的适合无人机实际飞行的路径。通过仿真软件对A^(*)算法、传统RRT算法与改进RRT算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进RRT算法性能更高,在狭窄通道场景与复杂障碍物场景下相比于传统RRT算法平均规划时间各减少49.44%和17.97%,相比于A^(*)算法平均规划时间各减少了80.23%和52.93%,得到的路径更短更为平缓,同时大幅降低了RRT算法路径规划失败的可能性,验证了改进RRT算法的可行性与有效性,解决了原算法随机性高、存在冗余路径和平滑性差的问题。
文摘针对快速搜索随机树(RRT)算法在航迹规划过程中存在采样点扩展随机性强、航迹曲折不平滑等问题,提出了一种基于约束随机采样点的RRT(Constrained Random Sampling-based RRT,CRS-RRT)算法。该算法引入人工势场法中的引力场势能函数约束随机采样点在目标点附近采样,引导随机树朝着目标点生长,提高算法的规划速度,并结合去除冗余节点策略和Minimum Snap航迹平滑方法,在复杂三维环境中可快速生成一条安全、平滑且满足无人机动力学约束的航迹。仿真结果表明,该算法有效提高航迹规划速度并缩短航迹长度。
文摘针对多自由度机械臂在三维空间中轨迹规划的高复杂性、安全性和可靠性等问题,基于快速扩展随机树(rapidly-exploring random trees,RRT)算法在高维空间中的概率完备性和计算轻量性等优势,提出了一种基于均匀概率的目标启发式RRT(target heuristic RRT based on uniform probability,PH-RRT)方法.首先,该方法基于均匀概率的分配机制选取概率采样阈值作为节点标准,并与随机采样值进行比较.当随机采样值在设定的阈值范围内时,确定目标点为随机点进行节点扩展.当随机采样值在设定的阈值范围外时,随机生成随机点,在目标重力和随机点重力的目标启发式作用下进行节点扩展.然后,在已规划出的路径的基础上,进一步引入广度优先搜索思想,针对规划出的路径进行优化处理,提高了路径平滑度并减少了路径长度.实验结果表明,该方法能较好地解决传统RRT方法固有的盲目搜索问题,减少路径规划时间和路径长度,提高机械臂的路径规划效率.
