基于六角格网的越野路径规划技术方法研究

作     者：范林林 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：华一新

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 0705[理学-地理学] 

主      题：越野路径规划 六角格网 地形量化 通行性分析 A*算法 最短路径 

摘      要：路径规划问题是地理信息科学、运筹学等学科的研究热点问题之一,具有重要的理论和现实意义。随着科学技术的不断发展以及人类需求的不断提高,越野条件下的路径规划成为国防建设和社会发展中不可或缺的一部分,应用范围逐渐由最初的军事战场环境分析,扩展到智能机器人的路径规划研究以及野外应急救援等。然而,目前的越野路径规划研究并不能很好地解决越野条件下,面向不同类型车辆的最短路径规划问题。因此,论文在分析越野路径规划问题国内外研究现状和相关理论的基础上,采用“理论研究—技术方法—实验验证的技术路线对越野路径规划问题进行了研究。论文的主要内容如下:(1)分别从理论方法和应用方面对越野路径规划问题研究现状进行分析,总结了当前研究存在的问题,提出了论文的研究目的和研究内容;(2)介绍了基于六角格网的越野路径规划研究的基本思路,明确了论文的研究目的和研究内容;阐述了选取六角格网作为基础格网进行地形分析的优势;分析了影响越野路径规划的地形要素的分类情况;(3)构建了基于六角格网的越野通行模型,提出了模型构建的总体设计和数据结构设计;提出了基于六角格网的地形量化方法,包括几何信息量化和属性信息量化方法;面向不同类型车辆,确定每一类地形因素影响下的六角格元通行等级和六角格边的障碍类型,在此基础上,提出基于叠置分析的多要素综合分析法则,确定研究区域内,不同类型车辆的通行情况。最终实现面向不同类型车辆通行性分析图的生成,为越野最短路径规划研究奠定了基础;(4)通过分析基于六角格网的越野最短路径规划问题,本文基于层次分析法,提出了面向不同类型车辆、在不同地形影响下的机动速度确定方法;在六角格网越野通行模型构建的基础上,提出了启发式A*算法的优化方案,解决面向不同类型车辆的“时间最短越野路径规划问题;(5)设计了越野路径规划原型系统,实现了基于六角格网的地形量化生成六角格数据,在此基础上,实现了面向不同类型的车辆通行性分析功能,并且实现了面向不同类型车辆的最短路径规划方案,验证了本文关键技术方法的可行性和合理性。