一种基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其针对在复杂环境中的无人机或移动机器人的无人平台，实现从初始位置到目标位置快速、高效的空间路径生成与平滑优化。该方法首先需要初始化地图，确认地图空间大小并设置所需障碍物的生成参数，在Rviz中生成点云地图发布后再进行栅格化生成栅格三维地图；在该三维空间中利用RRT*算法构建一条一棵无碰撞的初始路径树，从中获取路径作为初始路径；随后采用三次B样条作曲线对路径节点进行平滑优化；选择最小加加速度(Minimum‑jerk)算法并构造代价函数，对曲线进行优化，进一步提高轨迹的平滑度与动态可行性，从而实现高质量、低振动的三维连续路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动无人平台导航与路径规划，特别是一种基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法。

技术介绍

1、随着无人机、无人车等智能移动平台在巡检、测绘、物流、救援等应用场景的广泛部署，对三维空间路径规划的效率和性能提出了更高要求。传统的网格搜索(如a*、dijkstra)与基于图的启发式算法的路径规划方法往往在高维连续环境中计算复杂度高、易陷入次优解，且生成的路径通常以折线段为主，轨迹连续性差、曲率变化剧烈，难以直接用于动力学约束的飞行器或移动机器人。

2、在采样式路径规划领域，快速随机树(rapidly-exploring random tree，rrt)算法能够高效地探索高维连续空间，但其生成的路径并不保证最优性，且往往粗糙；其改进算法rrt*在原有框架上引入重连机制，实现了渐近最优性——随着采样次数增加，路径代价会趋近全局最优。虽能保证路径的渐近最优性，但生成的路径节点仍存在节点稀疏且形状折线化，难以满足动态执行系统的连续性与平滑度的问题。

3、为改善路径的连续性与平滑度，已有研究多在rrt*之后加装后处理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤1中地图参数包括地图尺寸、分辨率、障碍物类型与数量。

3.根据权利要求1所述的基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤2具体包括：

4.根据权利要求1所述的基于RRT*与B样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤3中通过三次B样条算法对所述初始路径进行优化，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于RRT*与B...

【技术特征摘要】

1.一种基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤1中地图参数包括地图尺寸、分辨率、障碍物类型与数量。

3.根据权利要求1所述的基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤2具体包括：

4.根据权利要求1所述的基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤3中通过三次b样条算法对所述初始路径进行优化，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于rrt*与b样条及最小加加速度的三维路径规划方法，其特征在于，步骤3.3中，ni,3(u)通过cox-de boor递归公式定义；每个ni,3(u)在其支撑区间[ui,ui+...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超尘，杨斌，朱建良，王步历，赵高鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：