基于复杂地形的最优路径寻找方法技术

基于复杂地形的最优路径寻找方法，将地图划分为m*n个矩形网格，每个网格赋予6种地形属性中的一种，即不同的阻值系数，设置起点和终点矩形，通过比较其中一个矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形到终点矩形的计划耗能之和，确定下一步该走向哪个矩形。本发明专利技术在给定的区域内通过计算判断经过各条路径时所碰到障碍物的耗能多少，选择出最佳行走路径，方法简单，结果准确。本发明专利技术通过构造函数对每一点的属性赋值，不同属性所代表的障碍种类不同，通过所耗费能量判断路径的优劣，可选择出时间最少、费用最省、耗能最少的路径。

【技术实现步骤摘要】
基于复杂地形的最优路径寻找方法
本专利技术涉及一种最优路径寻找方法，尤其涉及一种基于复杂地形的最优路径寻找方法。
技术介绍
现代意义上的最优路径已不再仅仅是指地理意义上的最短距离，它还可以是指时间最少、费用最省、线路容量最大等等。现有的最优路径寻找方法包括遍历式搜索算法、A*算法。遍历式搜索算法适于较小的地图，且需要大量计算才能得到最优路径；当地图较大时，遍历式搜索算法就无法得到最优路径。A*算法适于地形简单的地图，只有可通过和不可通过元素，在复杂地图中无法得到最优路径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于复杂地形的最优路径寻找方法，解决现有技术只适于地形简单的地图、需要大量计算才能得到最优路径的问题。本专利技术的技术方案是，基于复杂地形的最优路径寻找方法，将地图划分为m*n个矩形网格，每个网格赋予6种地形属性中的一种，即不同的阻值系数，设置起点和终点矩形，通过比较其中一个矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形到终点矩形的计划耗能之和，确定下一步该走向哪个矩形。本专利技术的特点还在于：当出现一条路径总耗费能量比另一条路径总耗能更多时，选择总耗能更少的一条路径；对已经确定耗能最多的矩形，进行排除，不参与到后续的比较中，减少无效路径的计算。具体包括以下步骤：第一步，在一任意随机地图中，将地图等分成适量小矩形块；第二步，对每个小矩形块根据不同地形进行分类标记；不同地形分别由不同颜色表示，确定不同地形的阻值系数；第三步，确定起点矩形与终点矩形，将起点矩形记录在“确定路径”中；通过勾股定理计算每一矩形中点到终点矩形中点的直线距离L；并求出以该直线作为对角线的大矩形中，所有小矩形阻值之和，除以小矩形数，得出每个小矩形的计算平均阻值F；计算L*F得出地图中每一矩形到终点矩形的计算耗能值，并记录在二维数组中；第四步，从起点矩形开始计算，每个矩形周边都有3-8个其他矩形，将这些矩形记为“周边矩形”，取出起点矩形中心距离其周边矩形中心的距离Li，并由周边矩形的颜色确定出周边矩形的阻值Fi；此处的周边矩形不包括“确定路径”与“待确定路径”中的矩形；如果Fi=0，则取出该矩形中心与起点矩形中心连线的反向延长线上的第一个矩形，代替它作为新的一个周边矩形；如果终点矩形包括在起点矩形的周边矩形中，直接将终点矩形记录进“确定路径”中，完成整个算法，输出确定路径；否则计算Li*Fi得出起点矩形到周边矩形的实际耗能值。第五步，将起点矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形的计算耗能值相加，取到最小值P1，将该周边矩形记录在“待确定路径”中。第六步，取待“确定路径”中最后一个矩形，如果其周边矩形包括终点矩形，将该矩形写入“确定路径”之后，将终点矩形写入“确定路径”，结束算法，输出“确定路径”中的所有矩形；否则，计算其周边矩形的实际耗能值，并与他们的计算耗能值相加，取出最小值P2。第七步，如果取出最小值的矩形与起点矩形相隔，则将该矩形写入“确定路径”中，并使该矩形为新的起点矩形，跳转到第四步开始执行，否则计算该矩形到起点矩形的实际耗能，并加上它的计算耗能得到P3；如果P3<=P1+P2,将该周边矩形写入“待确定路径”，跳转到第六步开始执行，否则将“待确定路径”中最后一矩形写入“确定路径”，并将它移除出“待确定路径”，并将P3这个矩形写入“待确定路径”中，跳转到第六步开始执行。上述第二步中，不同地形包括①平常地形，②结冰路面，③沙漠路面，④草地，⑤不可跨越障碍物，⑥可跨越障碍物；对应这六种不同地形分别用白色、红色、黄色、绿色、紫色和黑色表示；通过这六种不同地形的阻值系数分别为1,0.5,2,1.5,999,0。上述第四步中，根据该周边矩形相较于起点矩形的位置，i的取值为左上为1，上边为2，右上为3，左边为4，右边为5，左下为6，下边为7，右下为8。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术在给定的区域内通过计算判断经过各条路径时所碰到障碍物的耗能多少，选择出最佳行走路径，方法简单，结果准确。2、本专利技术通过构造函数对每一点的属性赋值，不同属性所代表的障碍种类不同，通过所耗费能量判断路径的优劣，可选择出时间最少、费用最省、耗能最少的路径。附图说明图1为本专利技术基于复杂地形的最优路径寻找方法实施例地图示意图；图2为本专利技术基于复杂地形的最优路径寻找方法实施例将地图分割成小矩形块示意图；图3为本专利技术基于复杂地形的最优路径寻找方法实施例最优路径示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本专利技术作详细说明。基于复杂地形的最优路径寻找方法，将地图划分为m*n个矩形网格，每个网格赋予6种地形属性中的一种（即不同的阻值系数），设置起点和终点矩形，通过比较某矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形到终点矩形的计划耗能之和，确定下一步该走向哪个一矩形；另外，当出现走一条路径（A路径）总耗费能量比走另一条路径（B路径）总耗能更多（即使在开始判断时，走A路径的每一步都耗能最少），最终，应选择走总耗能更少的一条路径；最后，对已经确定耗能最多的矩形，进行排除，不参与到后续的比较中，减少无效路径的计算。具体包括以下步骤：第一步：在某一任意随机地图中，将地图等分成适量矩形区域，如800*600的地图中，将地图分割成100个80*60的小矩形块。第二步：对这100个小矩形块根据不同地形进行分类标记。设该地图有6种不同地形：1.平常地形，2.结冰路面，3.沙漠路面，4.草地，5.不可跨越障碍物，6.可跨越障碍物。针对这六种不同地形分别由6种不同颜色表示：1.白色，2红色，3.黄色，4.绿色，5.紫色，6黑色。通过六种不同地形的阻值系数分别为：1,0.5,2,1.5,999,0。参见表1。对100个小矩形块中的地形进行分析，若该矩形块中有超过一半面积是某种地形，则按该地形标记；若没有一种地形在该矩形块中面积超过一半，则自动按该矩形内最大阻值的地形标记，并对标记的矩形按照标记阻值进行填充颜色。表1不同地形对应的颜色和阻值编号地形颜色阻值1平常地形白色12结冰路面红色0.53沙漠路面黄色24草地绿色1.55不可跨越障碍物紫色9996可跨越障碍物黑色0第三步：确定起点矩形与终点矩形，将起点矩形记录在“确定路径”中。由勾股定理计算每一矩形中点到终点矩形中点的直线距离L；并求出以该直线作为对角线的大矩形中，所有小矩形阻值（通过其颜色判断）之和，除以小矩形数，得出每个小矩形的计算平均阻值F。计算L*F得出地图中每一矩形到终点矩形的计算耗能值，并记录在二维数组中。第四步：从起点矩形开始计算，每个矩形周边都有3-8个其他矩形，将这些矩形记为“周边矩形”，取出起点矩形中心距离其周边矩形中心的距离Li，并由周边矩形的颜色确定出周边矩形的阻值Fi。此处的周边矩形不包括“确定路径”与“待确定路径”中的矩形。如果Fi=0，则取出该矩形中心与起点矩形中心连线的反向延长线上的第一个矩形，代替它作为新的一个周边矩形。其中i的取值参照表2。如果终点矩形包括在起点矩形的周边矩形中，直接将终点矩形记录进“确定路径”中，完成整个算法，输出确定路径，否则计算Li*Fi得出起点矩形到周边矩形的实际耗能值。表2周边矩形相较于起点矩形的位置及其i值该矩形相较于起点矩形的位置i值左上1上边2右上3左边4右边5左下6下边7右下8第五步：将起点矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于复杂地形的最优路径寻找方法，其特征在于，将地图划分为m*n个矩形网格，每个网格赋予6种地形属性中的一种，即不同的阻值系数，设置起点和终点矩形，通过比较其中一个矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形到终点矩形的计划耗能之和，确定下一步该走向哪个矩形。

【技术特征摘要】
1.基于复杂地形的最优路径寻找方法，其特征在于，将地图划分为m*n个矩形网格，每个网格赋予6种地形属性中的一种，即不同的阻值系数，设置起点和终点矩形，通过比较其中一个矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形到终点矩形的计划耗能之和，确定下一步该走向哪个矩形；具体包括以下步骤：第一步，在一任意随机地图中，将地图等分成适量小矩形块；第二步，对每个小矩形块根据不同地形进行分类标记；不同地形分别由不同颜色表示，确定不同地形的阻值系数；第三步，确定起点矩形与终点矩形，将起点矩形记录在“确定路径”中；通过勾股定理计算每一矩形中点到终点矩形中点的直线距离L；并求出以该直线作为对角线的大矩形中，所有小矩形阻值之和，除以小矩形数，得出每个小矩形的计算平均阻值F；计算L*F得出地图中每一矩形到终点矩形的计划耗能，并记录在二维数组中；第四步，从起点矩形开始计算，每个矩形周边都有3-8个其他矩形，将这些矩形记为“周边矩形”，取出起点矩形中心距离其周边矩形中心的距离Li，并由周边矩形的颜色确定出周边矩形的阻值Fi；此处的周边矩形不包括“确定路径”与“待确定路径”中的矩形；如果Fi＝0，则取出该矩形中心与起点矩形中心连线的反向延长线上的第一个矩形，代替它作为新的一个周边矩形；如果终点矩形包括在起点矩形的周边矩形中，直接将终点矩形记录进“确定路径”中，完成整个算法，输出确定路径；否则计算Li*Fi得出起点矩形到周边矩形的实际耗能；第五步，将起点矩形到周边矩形的实际耗能与周边矩形的计划耗能相加，取到最小值P1，将该周边矩形记录在“待确定路径”中；第六步，取“待确定路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿富成，秦坤，吴鑫，吴学毅，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：