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一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法技术

技术编号:25686914 阅读:28 留言:0更新日期:2020-09-18 20:59
本发明专利技术公开了一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法。方法分为两步进行,第一步主要完成两个结构树快速向对方的方向扩展并产生新的节点;第二步主要完成对生长后的节点集合进行最优路径选择。本发明专利技术通过对双向生长树的生长规律进行设计,使得双向生长树的随机性更弱,更快的离开初始区域,利用对生成的路径进行重选父节点以及重新焊接树的操作,使得最终路径趋近于最优路径,提升了避障轨迹规划的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法
本专利技术涉及避障轨迹规划领域,特别涉及一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法。
技术介绍
基于快速扩展随机树(RRT)的路径规划算法作为一种空间内避障轨迹规划算法,通过对状态空间中的采样点进行碰撞检测,避免了对空间的建模,能够有效地解决高维空间和复杂约束的路径规划问题。它以一个初始点作为根节点,通过随机采样增加叶子节点的方式,生成一个随机扩展树,当随机树中的叶子节点包含了目标点或进入了目标点附近区域,便可以在随机树中找到一条由从初始点到目标点的路径。该方法的特点是能够快速有效地搜索高维空间,通过状态空间的随机采样点,把搜索导向空白区域,从而寻找到一条从起始点到目标点的规划路径,RRT是作为一种基于随机搜索理念的路径规划方法,在面对复杂障碍物环境时,其搜索效率较低,同时基于RRT算法生成的联通路径往往存在很多折返。对于RRT路径规划算法的弊端有两个主要改进:RRT-Connect与RRT*算法。RRT-Connect算法分别从起始点和目标点各生成一颗RRT树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1:以需要进行避障的轨迹起点和目标点分别作为两个不同的结构树的根,以分别建立两个结构树;/nS2:随机选择其中一颗树作为当前树,在起点和目标点所在的空间中生成随机点;/nS3:根据随机点的空间位置,在两棵树上寻找最近节点,按照随机规律,为当前树生成新子节点,并判断当前树扩展至新子节点后是否与空间内的障碍物发生碰撞;若未发生碰撞,则该新子节点可行并执行S4,否则跳转至S2循环执行;/nS4:根据新子节点的位置建立周围点点集,并在周围点点集内选取一邻近节点,使得新子节点与邻近节点的连线不会与环境发生碰撞...

【技术特征摘要】
1.一种基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:以需要进行避障的轨迹起点和目标点分别作为两个不同的结构树的根,以分别建立两个结构树;
S2:随机选择其中一颗树作为当前树,在起点和目标点所在的空间中生成随机点;
S3:根据随机点的空间位置,在两棵树上寻找最近节点,按照随机规律,为当前树生成新子节点,并判断当前树扩展至新子节点后是否与空间内的障碍物发生碰撞;若未发生碰撞,则该新子节点可行并执行S4,否则跳转至S2循环执行;
S4:根据新子节点的位置建立周围点点集,并在周围点点集内选取一邻近节点,使得新子节点与邻近节点的连线不会与环境发生碰撞,且新子节点到当前树根节点长度最短;
S5:确定连线接入到当前树中的连接方式,即新子节点、邻近节点在树中的先后顺序以及父子关系,扩展当前树;
S6:判断经过扩展后,两棵树是否已经相连,若相连,则避障轨迹规划方法完成;否则返回至S2循环以上步骤,直至两棵树相连。


2.根据权利要求1所述的基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤S2中,选择其中一棵树并生成随机点的具体方法为:
S201:以相同的几率在两棵结构树中任选一棵;
S202:生成两个随机数,分别作为随机点的横坐标和纵坐标,得到随机点。


3.根据权利要求1所述的基于STAR算法优化的快速BI_RRT避障轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤S3中,通过随机规律生成新子节点qnew,并判断当前树扩展至新子节点后是否与空间内的障碍物发生碰撞的方法为:
S301:遍历当前树上的每个节点,分别计算每个节点与随机点的空间距离,寻找离随机点最近的节点qnearest;以相同方式遍历非当前树中的每个节点,寻找离随机点最近的节点qgoal;
S302:生成一个随机数Rand(),若Rand()大于设定选择概率值P,则选择以qnearest为起点朝qrand扩展一个步长得到qnew;若Rand()小于设定值P,则选择以qnearest为起点朝qgoal扩展一个步长得到qnew;
S303:检测当前树扩展至qnew之后,qnearest与qnew的连线是否与环境中的障碍物发生碰撞:采...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐德刚罗仔明苏志芳桂卫华
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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