本发明专利技术提供了一种多目标三维动态路径规划方法和装置，涉及路径规划的技术领域，包括：构建目标区域的栅格高程地图模型；利用八叉树算法对栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，为多个小体元添加标记，得到多个中间小体元；基于D*lite算法、多个中间小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，对多个目标对象进行路径规划，确定各个目标对象的初始可行路径；检测到目标区域的环境发生改变，对多个中间小体元的标注进行修改，得到多个目标小体元；基于D*lite算法和各个目标对象的初始可行路径，对多个目标对象进行路径规划，确定各个目标对象对应的目标可行路径，解决了现有三维路径规划的效率较低的技术问题。有三维路径规划的效率较低的技术问题。有三维路径规划的效率较低的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种多目标三维动态路径规划方法和装置
[0001]本专利技术涉及路径规划的
，尤其是涉及一种多目标三维动态路径规划方法和装置。
技术介绍
[0002]三维地面路径规划主要针对起伏的地形环境，综合考虑障碍物情况和地形坡度等情况进行的路径规划，相比于空间规划，其受环境制约的程度更大，对算法要求也越高。目前，路径规划算法有经典的二维静态路径规划A*算法、D*算法、LPA*算法、D*lite算法、PRM算法、RRT算法、遗传算法，蚁群算法等，这些已研究的路径规划算法多用于二维静态环境下的路径规划问题，在遇到三维动态环境时搜索复杂、重规划耗时较长，实时性方面有所欠缺，且算法存在易陷入局部最优解等问题。
[0003]为了研究多目标三维动态路径规划，本文选择了D*lite算法作为主要路径规划算法并进行改进。D*lite算法是Koeing S等人提出的一种增量启发式反向搜索算法，由目标位置开始向起始位置进行路径搜索，可以适用于地图未知、环境随时会发生变化的情况，在遇到新增加的障碍物时，可以利用先前搜索所获得的信息，而不需要完全重新规划路径。目前对于D*lite算法的研究多停留于二维环境的单目标路径规划中，针对三维地形下多目标路径规划的应用研究较少。
[0004]当状态空间比较大，也就是环境地图比较大的时候，采用的D*lite路径规划算法的反向搜索过程需要维护的栅格节点数急剧增加，增加了搜索的时间复杂度。同时对于大环境下的路径规划，D*lite算法的做法是将环境地图进行更细粒度的栅格化，虽然在足够细粒化的环境地图中可以实现较优的路径解，但也会带来更多的规划序列导致执行次数以及重规划次数增多，进而路径规划执行花费时间也会变得更长。针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多目标三维动态路径规划方法和装置，以缓解了现有的三维路径规划的效率较低的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种多目标三维动态路径规划方法，包括：构建目标区域的栅格高程地图模型；利用八叉树算法对所述栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，并为所述多个小体元添加标记，得到多个中间小体元，其中，所述标记用于表征小体元对应的空间区域是否能够通行；基于D*lite算法、所述多个中间小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象的初始可行路径，其中，所述预设栅格节点包括：起始栅格节点和目标栅格节点，所述目标参数包括：权重值或运动速度；若检测到所述目标区域的环境发生改变，则对所述多个中间小体元的标注进行修改，得到多个目标小体元；基于D*lite算法和各个目标对象的初始可行路径，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象对应的目标可行路
径。
[0007]进一步的，利用八叉树算法对所述栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，包括：基于所述栅格高程地图模型的最长边和所述栅格高程地图模型的中心点，构建立方体；按照八个象限，对所述立方体进行递归分割，得到所述多个小体元。
[0008]进一步的，基于D*lite算法、所述多个小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，确定出各个目标对象的初始可行路径，包括：排序步骤，基于所述多个目标对象的目标参数，对所述多个目标对象进行排序，得到排序结果；第一规划步骤，基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为所述第一目标对象进行路径规划；计算步骤，基于所述目标参数，计算出所述第一目标对象和第二目标对象之间的欧氏距离；第二规划步骤，在所述欧氏距离大于预设阈值时，基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为所述第二目标对象进行路径规划，其中，所述第一目标对象和所述第二目标对象为所述排序结果中相邻的两个目标对象，且所述第一目标对象的目标参数大于所述第二目标对象的目标参数；将所述第二目标对象确定为所述第一目标对象，并将第三目标对象确定为所述第二目标对象，重复执行所述第一规划步骤、所述计算步骤和所述第二规划步骤，直至确定出各个目标对象的初始可行路径，其中，所述第三目标对象为目标参数小于所述第二目标对象的相邻目标对象。
[0009]进一步的，一个目标小体元中包含多个栅格节点，则基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为所述第一目标对象进行路径规划，包括：第一计算步骤，计算所述起始栅格节点的领域栅格节点的节点参数，其中，所述节点参数包括：所述领域栅格节点与所述目标栅格节点之间代价值，所述领域栅格节点与所述起始栅格节点之间的启发值；第二计算步骤，基于所述节点参数计算出所述领域栅格节点的k值；确定步骤，将目标领域栅格节点中k值最小领域栅格节点的确定为下一栅格节点，其中，所述目标领域栅格节点为所述领域栅格节点中栅格节点对应目标小体元的标识为能够通行的栅格节点；将所述下一栅格节点确定为所述起始栅格节点，并重复执行所述第一计算步骤、所述第二计算步骤和确定步骤，直至下一栅格节点为所述目标栅格节点，得到所述第一目标对象的初始可行路径。
[0010]进一步的，所述领域栅格节点的k值的计算公式为，其中，，为上一个起始栅格节点，为所述起始栅格节点，为领域栅格节点与所述目标栅格节点之间代价值，为领域栅格节点s与所述起始栅格节点之间的启发值，，表示是领域栅格节点s的前继节点，表示前继节点s'到领域栅格节点s的边缘代价，为所述目标栅格节点。
[0011]进一步的，基于D*lite算法和各个目标对象的初始可行路径，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象对应的目标可行路径，包括：基于所述多个目标小体元，确定出各个目标对象的初始可行路径中经过的标注为不能通行的目标小体元；确定出
与所述标注为不能通行的目标小体元距离最近的目标小体元；将所述距离最近的目标小体元中k值最小的栅格节点，确定为所述起始栅格节点，并重复执行述第一计算步骤、所述第二计算步骤和确定步骤，直至下一栅格节点为所述目标栅格节点，得到各个目标对象的目标可行路径。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种多目标三维动态路径规划装置，包括： 构建单元，用于构建目标区域的栅格高程地图模型；分割单元，用于利用八叉树算法对所述栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，并为所述多个小体元添加标记，得到多个中间小体元，其中，所述标记用于表征小体元对应的空间区域是否能够通行；第一规划单元，用于基于D*lite算法、所述多个中间小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象的初始可行路径，其中，所述预设栅格节点包括：起始栅格节点和目标栅格节点，所述目标参数包括：权重值或运动速度；修改单元，用于若检测到所述目标区域的环境发生改变，则对所述多个中间小体元的标注进行修改，得到多个目标小体元；第二规划单元，用于基于D*lite算法、所述多个目标小体元、各个目标对象的初始可行路径和所述多个目标对象的目标参数，对所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多目标三维动态路径规划方法，其特征在于，包括：构建目标区域的栅格高程地图模型；利用八叉树算法对所述栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，并为所述多个小体元添加标记，得到多个中间小体元，其中，所述标记用于表征小体元对应的空间区域是否能够通行；基于D*lite算法、所述多个中间小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象的初始可行路径，其中，所述预设栅格节点包括：起始栅格节点和目标栅格节点，所述目标参数包括：权重值或运动速度；若检测到所述目标区域的环境发生改变，则对所述多个中间小体元的标注进行修改，得到多个目标小体元；基于D*lite算法和各个目标对象的初始可行路径，对所述多个目标对象进行路径规划，确定出各个目标对象对应的目标可行路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用八叉树算法对所述栅格高程地图模型进行空间分割，得到多个小体元，包括：基于所述栅格高程地图模型的最长边和所述栅格高程地图模型的中心点，构建立方体；按照八个象限，对所述立方体进行递归分割，得到所述多个小体元。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 基于D*lite算法、所述多个小体元、预设栅格节点和多个目标对象的目标参数，确定出各个目标对象的初始可行路径，包括：排序步骤，基于所述多个目标对象的目标参数，对所述多个目标对象进行排序，得到排序结果；第一规划步骤，基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为第一目标对象进行路径规划；计算步骤，基于所述目标参数，计算出所述第一目标对象和第二目标对象之间的欧氏距离；第二规划步骤，在所述欧氏距离大于预设阈值时，基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为所述第二目标对象进行路径规划，其中，所述第一目标对象和所述第二目标对象为所述排序结果中相邻的两个目标对象，且所述第一目标对象的目标参数大于所述第二目标对象的目标参数；将所述第二目标对象确定为所述第一目标对象，并将第三目标对象确定为所述第二目标对象，重复执行所述第一规划步骤、所述计算步骤和所述第二规划步骤，直至确定出各个目标对象的初始可行路径，其中，所述第三目标对象为目标参数小于所述第二目标对象的相邻目标对象。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，一个目标小体元中包含多个栅格节点，则基于所述D*lite算法、所述多个目标小体元和所述预设栅格节点，为所述第一目标对象进行路径规划，包括：第一计算步骤，计算所述起始栅格节点的领域栅格节点的节点参数，其中，所述节点参数包括：所述领域栅格节点与所述目标栅格节点之间代价值，所述领域栅格节点与所述起始栅格节点之间的启发值；
第二计算步骤，基于所述节点参数计算出所述领域栅格节点的k值；确定步骤，将目标领域栅格节点中k值最小领域栅格节点的确定为下一栅格节点，其中，所述目标领域栅格节点为所...
【专利技术属性】
技术研发人员：端和阳，王焕腾，王宇翔，范仲珏，齐晓望，
申请(专利权)人：南京航天宏图信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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