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基于改進(jìn)A*算法的無(wú)人機三維空間避障路徑規劃
DOI:
CSTR:
作者:
作者單位:

吉林建筑大學(xué)

作者簡(jiǎn)介:

通訊作者:

中圖分類(lèi)號:

TP242.4

基金項目:

吉林省自然科學(xué)基金YDZJ202201ZYTS561


Obstacle Avoidance Path Planning of UAV in 3D Space based on Improved A* Algorithm
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    摘要:

    無(wú)人機在有障礙物的三維空間環(huán)境中飛行,采用常規A*算法進(jìn)行避障航線(xiàn)的規劃存在搜索節點(diǎn)多、搜索區域大、搜索時(shí)間長(cháng)、搜索效率低、生成的航線(xiàn)拐角多且含有大量非必要冗余航點(diǎn)、沒(méi)有考慮無(wú)人機自身體積與尺寸而引發(fā)的飛行中與障礙物邊界碰撞的航線(xiàn)不安全等問(wèn)題。因此,設計一種改進(jìn)A*算法,首先,考慮無(wú)人機本身體積與尺寸,提出一種消除邊界碰撞事故的子節點(diǎn)擴展方法;其次,改進(jìn)評價(jià)函數,減少往復搜索次數,縮小搜索區域面積,提高搜索效率;然后,根據Floyd思想,對生成的航線(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,消除航線(xiàn)中的冗余航路點(diǎn),減少航線(xiàn)轉角數量,達到簡(jiǎn)化航線(xiàn)并改善航線(xiàn)平滑度的效果;最后,非線(xiàn)性仿真及飛行試驗表明了改進(jìn)的A*算法生成的航線(xiàn)更加安全、高效,并使無(wú)人機的飛行連續和順暢。

    Abstract:

    When a UAV flies in the space with obstacles, the traditional A* algorithm has many problems in obstacle avoidance route planning, such as many search nodes, long search time, low search efficiency, uneven path, redundant path points, many turning points, and unsafe path caused by collision without considering the volume of UAV itself. An improved A* algorithm is designed. Firstly, considering the volume of UAV, a collision free extended sub node method is proposed. Secondly, the cost-function is optimized to reduce sub interval search, save search time and improve search efficiency. Then, Floyd algorithm is introduced to simplify the path and eliminate a large number of redundant points and turning points. Finally, the path is smoothed by spline interpolation cubic function, which eliminates the inflection point of the path and improves the smoothness of the path. The simulation results show that the path generated by the improved a* algorithm is more safe and efficient, and makes the flight action of UAV more continuous and smooth.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

高九州,張焯.基于改進(jìn)A*算法的無(wú)人機三維空間避障路徑規劃計算機測量與控制[J].,2023,31(12):203-209.

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  • 收稿日期:2023-02-16
  • 最后修改日期:2023-03-15
  • 錄用日期:2023-03-16
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2023-12-27
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