基于稀疏A*算法的AUV全局路径规划

陈 实, 刘纯武, 黄芝平, 蔡郭汕



基于稀疏A*算法的AUV全局路径规划

陈 实, 刘纯武, 黄芝平, 蔡郭汕

(国防科技大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙, 410073)

路径规划是自主式水下航行器(AUV)研究领域的重要课题之一。传统的AUV路径规划算法, 如人工势场法、图搜索法等, 容易出现陷入局部最优解、计算速度慢等问题, 为克服上述缺陷, 本文基于稀疏A*算法, 提出了一种新的用于构造搜索空间的随机布点方法, 在路径规划区域内, 利用随机函数均匀地布撒足够多的搜索节点, 从而构成搜索空间, 可显著降低计算量, 提高搜索效率; 并进一步对所得路径进行通视性检查, 有效地减少路径点个数和折点数, 获得更优路径。仿真试验结果验证了该算法的正确性和有效性, 表明该算法具有全局优化能力强、计算速度快的优点, 具有一定的工程应用价值。

自主式水下航行器; 路径规划; 稀疏A*算法; 路径优化

0 引言

自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)作为一种高技术手段, 在海洋这块未来极具价值的发展空间中起着至关重要的作用, 而路径规划是自主式水下航行器的关键技术之一, 是自主式水下航行器能在所处的环境中安全、有效地行驶, 顺利完成给定任务的重要保证[1-2]。AUV全局路径规划本质是在规划区域内, 在给定的障碍物和约束条件下, 寻找一条从起始点到目标点的最优或可行的路径。传统的路径规划算法, 如人工势场法、图搜索法等, 大多有一些不足之处, 如容易陷入局部极小及计算量大等。……