【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空线缆路径规划，具体涉及一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法。
技术介绍
1、线缆是复杂机电产品中传输能量和信号的介质，在航空领域中被大量使用。线缆的布局和装配质量是航空器稳定性的重要影响因素。传统布线主要以模装试验为主，存在布线不合理、敷设工艺难以确定，敷设效率低下等问题。随着计算机技术的发展，利用人工智能进行路径规划成为研究重点。
2、路径规划的核心是算法的设计。常用的路径规划算法有dijstra算法、a*算法、粒子群算法和快速探索随机数算法等。dijstra算法通过大量遍历找到全局最优，但地图栅格粒度增多时，计算效率较低。粒子群算法容易陷入局部最优情况。快速搜索随机数算法在狭窄空间中路径搜索较为困难。a*算法是一种启发式函数，对环境反应迅速，因此被广泛使用在路径规划研究中。
3、a*算法作为典型栅格化的路径处理方式,在路径规划中具有广泛应用，但算法中邻域的选取方式与路径规划的长度和弯折次数具有密切关系。邻域范围越大，路径规划的方向选择越多，可以减少不必要的弯折。利用扩大搜索范围进行优化，对于选择更优的规划路径具有明显优势，但是需要判断目标节点和邻居节点中间是否存在阻止直线布线的障碍物存在，极大降低了算法的搜索效率。局限于栅格的选择问题，在复杂情况下a*算法难以满足航空线缆实际装配中的布线工艺要求。
4、因此，基于“平面内，两点间直线最短”原则，考虑使用非栅格方式解决节点之间路径规划问题，提出关节点寻路算法，可以有效解决a*算法中普遍存在的长度冗余大、弯折次数多的问
技术实现思路
1、为了有效解决a*算法中普遍存在的长度冗余大、弯折次数多的问题，本专利技术提供一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，基于“平面内，两点间直线最短”原则，考虑使用非栅格方式解决节点之间路径规划问题，提出关节点寻路算法，得到从初始点位与所需要的终止点位之间最优的布线方案。本专利技术以更小的时间复杂度完成航空线缆路径的自动规划，且布线能够有效的避开障碍物并且在相同的情况下让线路最短，同时保证不会因为摩擦对线路造成有影响的磨损。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，包括以下步骤：
4、s1.构建关节点结合：通过基线和布线环境信息求得初始关节点集合j＝{j1,j2,...,jn-1,jn}；
5、s2.冗余关节点筛选：依据障碍物信息对步骤s1构建的关节点集合中的关节点进行冗余关节点筛选优化，得到去除冗余节点的关节点集合j'＝{j'1,j'2,...,j'n-1,j'n}；
6、s3.尾点锁定优化：对步骤s2去除冗余点后的关节点集合进行尾部节点锁定，对剩余节点重复步骤s2进行冗余关节点筛选；重复上述过程，对关节点集合进行迭代优化，得到最优关节点序列集合；
7、s4.以步骤s3获得的最优关节点序列作为布线路径节点，获得线缆路径。
8、进一步地，所述步骤s1包括：根据定义选取起点ps和终点pt；通过连接起点ps和终点pt构造基线lst；构造障碍物包围盒集合b，并利用碰撞检测算法计算碰撞点；以碰撞点和包围盒顶点构建初始关节点顺序集合j＝{j1,j2,...,jn-1,jn}。
9、进一步地，所述步骤s2包括：
10、s21.输入初始关节点集合并进行初始化：所述步骤s1得到了初始关节点顺序集合j＝{j1,j2,...,jn-1,jn}，初始阶段设首部节点指针js在初始关节点位置，即js＝j1；尾部节点指针jt指向末尾处关节点位置jt＝jn，当前集合元素个数s；
11、s22.对初始关节点集合中的首尾关节点进行冗余检查，若首选关节点之间的基线与障碍物包围盒存在干涉情况，则尾部节点指针向前收缩一个位置，即jt＝jt-1，首部节点指针不变；若不存在干涉且存在中间节点，则中间节点为冗余节点，对冗余节点进行删除；
12、s23.调整首尾节点指针位置，js＝js+1，jt＝j'n，迭代进行筛选优化，直到js.next＝pt终止，得到去除冗余节点的关节点集合j'＝{j'1,j'2,...,j'n-1,j'n}，其中，j'1＝ps，j'n＝pt。
13、进一步地，所述步骤s3包括：所述步骤s2冗余节点筛选后得到新的节点序列为j'＝{j'1,j'2,...,j'n-1,j'n}，其中，j'1＝ps，j'n＝pt；将节点j'n从列表j'中移除并作为最终保留节点存入jfinal集合；将j'n-1作为新的目标节点，重新进行冗余节点筛选；重复上述过程，直到节点序列中的元素数量为1时，直接存入到jfinal集合，结束路径规划；倒序输出jfinal元素，得到求取的最优关节点序列集合。
14、本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术提供一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，提出了非栅格化处理的关节点寻路算法。引入“基线”概念，首先通过基线和布线环境信息求得初始关节点集合，将路径规划问题转换为关节点集合的优化选取问题；然后依据障碍物信息进行关节点的冗余关节点筛选优化；最后对去除冗余点的关节点集合进行迭代优化，以路径最优为收敛条件进行关节点的添加和删除。最终利用关节点作为布线路径节点，获得线缆路径。
16、实验结果表明，关节点寻路算法可以有效减少线缆布线的弯折次数和线缆长度，并在布线时间上较优，更加适用于航空飞行器复杂结构线缆的自动布线轨迹规划。
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1.一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1包括：根据定义选取起点Ps和终点Pt；通过连接起点Ps和终点Pt构造基线Lst；构造障碍物包围盒集合B，并利用碰撞检测算法计算碰撞点；以碰撞点和包围盒顶点构建初始关节点顺序集合J＝{j1,j2,...,jn-1,jn}。
3.如权利要求2所述的一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.如权利要求3所述的一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，所述步骤S3包括：所述步骤S2冗余节点筛选后得到新的节点序列为J'＝{j1',j'2,...,j'n-1,j'n}，其中，j1'＝Ps，j'n＝Pt；将节点j'n从列表J'中移除并作为最终保留节点存入Jfinal集合；将j'n-1作为新的目标节点，重新进行冗余节点筛选；重复上述过程，直到节点序列中的元素数量为1时，直接存入到Jfinal集合，结束路径规划；倒序输出Jfinal元素，得
...【技术特征摘要】
1.一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，所述步骤s1包括：根据定义选取起点ps和终点pt；通过连接起点ps和终点pt构造基线lst；构造障碍物包围盒集合b，并利用碰撞检测算法计算碰撞点；以碰撞点和包围盒顶点构建初始关节点顺序集合j＝{j1,j2,...,jn-1,jn}。
3.如权利要求2所述的一种基于关节点寻路算法的航空缆线路径规划方法，其特征在于，所述步骤s2包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔晓利，曹国华，田春林，丁红昌，贾冰，唐晨，吴明宇，彭尉雄，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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