基于多约束的改进RRT*算法三维全局路径规划研究

作     者：曹园山 成月 郑鹏 张超 CAO Yuan-shan;CHENG Yue;ZHENG Peng;ZHANG Chao

作者机构：中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 

出 版 物：《舰船科学技术》 (Ship Science and Technology)

年 卷 期：2024年第46卷第8期

页      面：14-18页

学科分类：08[工学] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主　　题：快速搜索随机树* 路径规划 运动约束 

摘      要：针对快速搜索随机树*(RRT*)算法在三维状态空间寻找次优路径过程中收敛速度慢、规划的路径无法满足欠驱动水下无人潜航器实际航行约束等问题,建立考虑多约束的RRT*算法的改进算法。对于寻优过程速度慢的缺陷,改进算法通过增加随机树节点的概率引导措施,加大树扩展过程的目标趋向性,减少树节点随机拓展带来的冗余计算,从而加快随机树寻优的收敛过程;对于无人潜航器航行约束问题,利用潜航器的俯仰以及偏航角度约束结合原算法中的欧几里得距离进行节点间“伪距离价值函数构建,从而使得规划路径进一步满足欠驱动水下无人潜航器的运动规律。经过Matlab仿真,在三维空间中相同迭代次数条件下,改进算法相比于传统的RRT*算法能够显著提高最优路径寻优的收敛速度,规划路径在俯仰和偏航角度变化符合水下无人潜航器的运动约束。