基于改进PRM算法的路径规划研究

为了解决传统PRM算法在处理窄通道问题时的缺陷,提出了一种改进的PRM算法。通过在规划环境中引入人工势场,对落在威胁体内的点施加势场力,使之移动到自由空间内,从而增加窄通道内的节点数量,在不增加采样次数的情况下完成路线图的构建。仿真结果表明,改进PRM算法提高了采样点的利用率,缩短了存在窄通道环境中的路径构建时间,在突发威胁时能快速完成路径生成。

改进的概率路径图法

概率路径图法(PRM)是最主要的运动规划算法之一,针对概率路径图法在复杂环境中规划效率低下的缺点提出了一种改进的概率路径图法,新方法的采样采用了分阶段混合采样策略。最后通过与传统的PRM方法进行仿真实验比较,结果表明改进后的PRM方法能够较大的提高规划效率。

限制区域水面无人艇路径规划与跟踪控制研究

路径规划与跟踪控制是水面无人艇自主航行的关键技术。首先,采用概率地图法(PRM)对水面无人艇的路径规划进行了研究,详细介绍了概率地图法的原理以及算法实现流程,针对传统方法在工程实际中存在的问题,结合无人艇操纵性能约束提出了简单有效的改进方法,进行了算例验证;其次,以PRM规划路径为目标对象,开展了欠驱动无人艇路径跟踪控制技术研究,对操舵响应非线性模型进行线性化处理,考虑舵角饱和约束限制,设计了模型预测控制器,舵角的执行指令可以通过二次规划算法求解;最后,进行了限制区域水面无人艇路径规划和跟踪控制的联合仿真验证。研究结果表明:概率地图法可以成功地应用于限制区域无人艇路径规划,方法可实现性好、效率高;规划所得的路径由一系列直线段组成,有利于路径跟踪控制;通过模型预测控制可以快速平稳地实现欠驱动无人艇对目标路径的跟踪控制。

基于概率地图方法的无人飞行器快速航迹规划

在复杂大范围环境下,针对可自主导航的低空飞行无人飞行器,设计了一种基于概率地图方法(PRM)的快速规划方法。先采用启发式策略构造概率地图,通过局部规划算法检测路标地图连通性,再应用图搜索算法规划出路径,最后通过剖面规划等优化手段对航迹进行完善。试验表明该方法具有较高的效率和环境适应性,可在单处理器上进行有效的快速航迹规划。

一种三维环境中的无人机多路径规划方法

为了解决三维环境中的无人机多路径规划问题,提出了一种基于改进概率地图的多目标蚁群算法。在构建地图时为了增加窄通道中的采样点数量,改进了概率地图法的采样策略,将落在威胁上的采样点移动到自由空间中,可以更好地覆盖规划环境。为了使蚁群算法可以得到多个解,提出了一种多目标蚁群算法。通过引入Pareto解集,播撒不同种类的信息素,使蚁群算法可以同时优化路径长度和威胁大小2个目标,并能得到一组非支配解,有利于决策者选择合适的路径。仿真结果表明,改进的概率地图法可以更好地覆盖规划环境,多目标蚁群算法可以得到一组解,并能收敛到最终解集。

无人机航路规划及视景仿真系统设计与实现

为提升无人机自主任务执行能力,对飞行特性、任务执行能力进行预演仿真,以减少实际试验投入、降低研制风险、缩短研发周期。针对某型无人机的飞行特性,开发了一套交互式无人机航路规划及视景仿真系统,解决了复杂飞行环境建模、三维空间大范围航路规划及大场景、真实环境三维场景建立等关键问题,实现对无人机的三维航路规划、视景仿真等功能,该系统是无人机模拟仿真系统的重要组成部分。仿真结果表明:该系统航路规划模块能适应不同环境的需求,规划速度快、规划结果准确,三维视景中直观显示无人机三维飞行特性,三维场景震撼真实,操作交互方便,可满足无人机任务飞行的航路规划及模拟验证等需求。

一种基于概率方法的车型机器人路径规划方法

考虑车体外形和前轮方向角限制,车型移动机器人路径的空间维数明显增加,常规的规划方法难以获得理想的速度。论文报告了概率方法在车型机器人路径规划上的研究结果,共研究了机器人约束、全局、局部概率路径规划和启发式结点生成等问题。模拟表明,该方法可获得足够好的适合车型机器人移动的次优路径。