动态步长BI-RRT的无人机航迹规划算法

动态步长BI-RRT的无人机航迹规划算法

论文摘要

为解决传统RRT算法收敛速度慢、生成的航径距离过长等问题,提出动态步长BI-RRT算法。首先,采用引向目标的采样策略对空间进行探索以得到采样点,利用动态步长策略确定该采样点的增长步长以确定新节点;之后,通过树枝裁剪策略对新节点进行调整,当探索到目标节点时,算法返回初始航迹,对于初始航迹,应用贪心算法对航迹点进行筛选,以减少无人机(UAV)的无效节点与总航迹长度;最后,利用B样条进行平滑处理,得到一条可行航迹。搭建了二维和三维环境下的仿真地图模型,验证了该算法在保证无人机避障的基础上获得一条有效航迹。动态步长BI-RRT算法在无人机航迹规划方面不仅有实时性强、航迹光滑的优点,而且与分段优化RRT算法相比,在优化航迹节点个数的前提下,提高了收敛速度且降低了航迹距离。

论文目录

  • 1 无人机航迹规划问题
  •   1.1 航迹规划问题描述
  •   1.2 二维环境模型
  •   1.3 三维环境模型
  • 2 动态步长BI-RRT航迹规划算法
  •   2.1 BI-RRT算法
  •   2.2 动态步长BI-RRT算法
  •     2.2.1 基于引向目标的偏向性算法优化原理
  •     2.2.2 动态步长优化策略
  •   2.3 半角树枝裁剪策略
  •   2.4 基于贪心算法优化成本函数
  •   2.5 基于B样条的平滑处理
  •   2.6 算法流程图
  • 3 实验验证
  •   3.1 二维环境仿真
  •   3.2 三维环境仿真
  • 4 结 语
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 武晓晶,许磊,甄然,吴学礼

    关键词: 航空,双向快速扩展随机树,概率搜索,引向目标动态步长,树枝裁剪策略

    来源: 河北科技大学学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 数学,航空航天科学与工程

    单位: 河北科技大学电气工程学院,河北省生产过程自动化工程技术研究中心

    基金: 国防基础科研计划项目,河北省高等学校科学技术研究项目(BJ2017041)

    分类号: O221;V279

    页码: 414-422

    总页数: 9

    文件大小: 1056K

    下载量: 428

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