一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法及系统，属于无人艇路径规划领域，方法包括：构建地图模型；初始化随机树T，并将起始点Q

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及路径规划领域，特别是涉及一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法及系统。

技术介绍

[0002]无人艇是一种小型的水面自主平台，因具有较高的灵敏性和机动性，使其在水质勘测、抢险救援、交通运输等方面发挥着不可替代的作用。但灵敏性与机动性的高低很大程度上取决于无人艇自主规划路径的质量，一条较优的路径能使无人艇快速、准确的到达终点执行相应的任务，不仅如此，路径的优劣对无人艇的能源消耗，磨损程度等起着决定性的作用，所以良好的路径规划算法对水面无人艇在军民等更多领域的应用奠定了良好的基础。
[0003]路径规划可以根据对环境信息的掌握程度分为全局路径规划和局部路径规划，其中全局路径规划主要研究如何根据障碍物信息在静态地图中规划出一条由起始点到终点的安全最优路径。目前无人艇常用大多是基于图搜索的全局规划算法，如A*，D*，D*Lite等，但这些搜索算法的效率过分依赖栅格地图的尺寸大小，再加上图搜索算法自身的搜索特点对路径规划速度的影响，导致基于搜索的全局规划算法只能运用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括：S1：构建地图模型；S2：获取所述地图中的障碍物区域和自由区域；S3：设定无人艇的起始点Q
start
、终点Q
goal
、终点连接概率q、终点连接阈值a以及扩展步长s；S4：初始化随机树T，并将所述起始点Q
start
加入到所述随机树T中；S5：在所述地图中随机获取一个采样点Q
rand
，并在所述随机树T中找到距离所述采样点Q
rand
最近的节点Q
nearest
，将所述节点Q
nearest
作为所述采样点Q
rand
的父节点Q
parent
，采样点Q
rand
作为Q
parent
的子节点；S6：以向量为扩展方向，s为扩展步长得到新节点Q
new
；S7：采用collision()函数对新节点Q
new
进行障碍物碰撞检测；S8：判断所述新节点Q
new
是否通过碰撞检测；S9：若通过，则将通过碰撞检测的新节点Q
new
及其父节点信息加入到随机树T中；S10：若没有通过碰撞检测则返回S5；S11：按终点连接概率q选择算法的终止检测方式；所述终止检测方式包括：第一终止检测算法和第二终止检测算法；S12：若选择第一终止检测算法进行算法终止判断，且判断结果为真，则算法终止，否则返回S5；S13：若选择第二终止检测算法进行算法终止判断，且判断结果为真，则执行终点父节点重选机制，在构建终点父节点候选集合中为终点Q
goal
选择最佳的父节点，更新随机树，算法终止，否则返回S5；S14：在所述随机树T中从终点Q
goal
向起始点Q
start
回溯路径：从Q
goal
开始，依次逐级找到每个节点对应的父节点，将这些父节点依次加到数组path()中，直到回溯到Q
start
为止；S15：依次连接path()中的节点，得到初步路径；S16：控制所述无人艇按照所述初步路径行驶。2.根据权利要求1所述的基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法，其特征在于，所述终止检测方式的选择按如下公式：其中A为最终选择的算法终止检测方式，q为终点连接概率，p1为随机数生成函数rand()生成一个(0，1)之间的随机数。3.根据权利要求1所述的基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法，其特征在于，所述第一终止检测算法为：计算每次通过碰撞检测的新节点Q
new
到终点Q
goal
的距离z，若Q
new
，Q
goal
构成的线段满足无碰撞且z≤a，则将Q
new
作为Q
goal
的父节点，并将Q
goal
及其对应的父节点信息加入到随机树T中，算法终止。
4.根据权利要求1所述的基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法，其特征在于，所述第二终止检测算法为：连接扩展得到的当前新节点Q
new
和终点Q
goal
，判断该线段是否与障碍物发生碰撞，如果没有碰撞，则将当前新节点Q
new
暂时作为Q
goal
的父节点，将Q
goal
及其父节点信息加入到随机树中。5.根据权利要求1所述的基于改进RRT算法的无人艇路径规划方法，其特征在于，终点父节点重选机制包括：第一终点父节点重选机制、第二终点父节点重选机制、第三终点父节点重选机制以及第四终点父节点重选机制：所述第一终点父节点重选机制为：在随机树T中通过随机取点的方式抽取预设百分比例的候选节点加入到终点父节点候选集合；所述第二终点父节点重选机制为：考虑随机树的更新方式，取最后扩展的部分节点作为候选节点加入到终点父节点候选集合；所述第三终点父节点重选机制为：按RRT算法在重选父节点的方式，以当前终点的父节点为圆心，预设距离为半径构建圆形封闭区域，将落在所述圆内节点加入到终点父节点候选集合；所述第四终点父节点重选机制为：当前终点的父节点直线Q
start
、Q
goal
的距离为l，依次求出随机树中的节点到直线Q
start
、Q
goal
的距离L
i
，将满足L
i
＜l对应的节点加入到父节点候选集合。6.一种基于改进RRT算法的无人艇路径规划系统，其特征在于，所述系统包括：地图构建模块，用于构建地图模型；障碍物区域和自由区域获取模块，用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗均，丁乐乐，蒲华燕，马捷，黄静，陈永兵，刘鸿亮，沈暗明，孙浩南，
申请(专利权)人：重庆长安望江工业集团有限公司上海大学，
类型：发明
国别省市：