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基于改进rrt算法的巡飞弹快速航迹规划方法

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飞行力学 2019年第3期37卷 58-63页

作者：郝峰张栋唐硕尹会伟西北工业大学航天学院陕西西安710072 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对巡飞弹在复杂战场环境条件下对航迹规划算法的快速性要求,基于快速扩展随机树(rrt)方法提出了一种快速高效且满足巡飞弹性能指标约束的工程化航迹规划算法。该算法在基本rrt算法框架下,借鉴稀疏A~*算法思想,改进了树节点扩展方式,... 详细信息

针对巡飞弹在复杂战场环境条件下对航迹规划算法的快速性要求,基于快速扩展随机树(rrt)方法提出了一种快速高效且满足巡飞弹性能指标约束的工程化航迹规划算法。该算法在基本rrt算法框架下,借鉴稀疏A~*算法思想,改进了树节点扩展方式,引入了转弯半径、转弯角以及总航程等约束条件,设计了冗余节点裁剪方法,有效减少了规划空间内采样点密度、运算时间和航迹点个数,降低了巡飞弹转弯频率,并缩短了航程。最后,将规划航迹引入某型巡飞弹六自由度飞行动力学模型并进行了半实物仿真实验。仿真结果表明,改进rrt算法合理可行,易于工程实现,可用于巡飞弹快速航迹规划。

关键词：制导与控制改进rrt算法巡飞弹快速航迹规划

基于改进rrt算法的无人车路径规划研究与测试

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国外电子测量技术 2023年第8期42卷 132-138页

作者：许瑶刘晓峰吉林电子信息职业技术学院吉林132000 空军航空大学长春130000

针对基本快速搜索随机树(rrt)算法在路径规划过程中存在的节点采样随机、收敛速度慢以及寻址精度低等问题,结合目标引力函数和障碍物排斥力场函数,设计了一种基于动态步长的改进rrt算法。算法采用分区域节点扩展方式,实现精细化路线规划... 详细信息

针对基本快速搜索随机树(rrt)算法在路径规划过程中存在的节点采样随机、收敛速度慢以及寻址精度低等问题,结合目标引力函数和障碍物排斥力场函数,设计了一种基于动态步长的改进rrt算法。算法采用分区域节点扩展方式,实现精细化路线规划,提升路径指向性及避障能力;同时,利用转角限制、平滑处理等方式减少无效拐点,提高路线实用性。结果表明,所用算法具有较好的抗干扰能力,可有效提高无人车的路径规划精度和作业效率,缩短货物运送路程,减少成本消耗。相比基本rrt算法,采用改进rrt算法的无人车行驶路程缩短17.7%,作业效率提高25%,成本消耗减少25%。研究结果具有一定实用性,可为仓储无人运输车应用提供理论支撑。

关键词：无人车改进rrt算法动态步长路径规划

基于改进rrt算法的船舶路径规划与跟踪控制

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中国航海 2022年第3期45卷 106-112页

作者：宁君马昊冉李伟邵年骏刘正江大连海事大学航海学院辽宁大连116026 交通运输部南海救助局救助指挥处广东广州510235

提出基于改进快速搜索随机树算法的船舶路径规划与跟踪控制方法。采用嵌入Dijkstra算法的改进快速随机搜索树算法(Rapidly⁃Exploring Random Tree,rrt)算法进行船舶路径规划。将规划的优化路径作为船舶运动控制系统的期望输入,基于工业... 详细信息

提出基于改进快速搜索随机树算法的船舶路径规划与跟踪控制方法。采用嵌入Dijkstra算法的改进快速随机搜索树算法(Rapidly⁃Exploring Random Tree,rrt)算法进行船舶路径规划。将规划的优化路径作为船舶运动控制系统的期望输入,基于工业界广为使用的内外环控制思想设计船舶运动学跟踪控制率,较好地解决了欠驱动船舶路径跟踪问题。在船舶动力学子系统中,利用神经网络逼近动力学子系统中的未建模动态和外部干扰,所设计的神经网络滑膜跟踪控制器能有效地跟踪运动学子系统的引导率信号。仿真试验验证了所提出的基于rrt的船舶路径规划与跟踪控制的有效性。

关键词：欠驱动船舶路径规划与跟踪控制改进rrt算法滑模控制

基于改进rrt算法在ROS中的机械臂避障运动规划研究

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机械传动 2022年第12期46卷 124-130页

作者：曹毅张景涛赵璞李磊郭银辉河南工业大学机电工程学院河南郑州450001

针对基于目标偏向的rrt算法在复杂环境下易陷入局部搜索与搜索效率低的不足,在ROS中分别基于Dobot模型和DIY模型,对算法做出进一步的改进。在创建机械臂模型基础上,利用MoveIt!对其进行配置,并通过简化模型来提高碰撞检测效率;在基于目... 详细信息

针对基于目标偏向的rrt算法在复杂环境下易陷入局部搜索与搜索效率低的不足,在ROS中分别基于Dobot模型和DIY模型,对算法做出进一步的改进。在创建机械臂模型基础上,利用MoveIt!对其进行配置,并通过简化模型来提高碰撞检测效率;在基于目标偏向rrt算法的基础上,分别引入扩展目标变更策略和可变步长对算法进行改进;在ROS中分别进行了不同形态障碍物环境下的避障运动规划仿真;在样机上进行了避障和避障抓取实验。仿真及实验结果表明,提出的改进rrt算法相比基于目标偏向的rrt算法,规划成功率和效率分别可提高42.9%和29.2%。

关键词：机械臂避障运动规划改进rrt算法目标变更可变步长

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基于改进rrt算法的无人驾驶汽车轨迹规划

西北大学学报（自然科学版） 2018年第5期48卷 651-658页

作者：贺伊琳高奇赵丹刘伟长安大学汽车学院陕西西安710064

针对无人驾驶汽车,提出了一种基于改进快速搜索随机树(rrt)的轨迹规划算法。首先,基于车辆转向约束,在传统rrt算法的基础上,限制采样可行区域,基于目标偏向策略,以一定的概率将目标点作为随机点进行随机树扩张;其次,对生成路径采用三次... 详细信息

针对无人驾驶汽车,提出了一种基于改进快速搜索随机树(rrt)的轨迹规划算法。首先,基于车辆转向约束,在传统rrt算法的基础上,限制采样可行区域,基于目标偏向策略,以一定的概率将目标点作为随机点进行随机树扩张;其次,对生成路径采用三次B样条曲线平滑处理,降低轨迹曲线的曲率及曲率变化率;最后,基于Matlab/CarSim联合仿真平台构建直线路况与直角路况,并使用提出的算法在不同路况下进行轨迹规划的仿真与分析。结果表明:改进rrt算法下规划轨迹的曲率均值、极大值与方差小,相比于无约束控制,15°转角约束下在直线路况中分别降低了22. 9%,51. 7%与43. 3%,在直角路况中分别降低了29. 5%,59. 3%与40. 3%;同时,改进rrt算法的平均采样点数及平均树节点数少、规划时间短,相比于无转角约束,15°转角约束下在直线路况中分别降低了62. 9%,38. 2%与78. 5%,在直角路况中分别降低了34. 0%,41. 9%与27. 4%,路径规划质量和速度显著提高。

关键词：无人驾驶汽车转向约束改进rrt算法目标偏向三次B样条曲线

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基于改进rrt算法的无人机路径规划

无线电通信技术 2024年

作者：顾秋逸李大鹏南京邮电大学通信与信息工程学院

无人机路径规划源于机器人运动规划，是当下无人机应用研究的核心内容，对提高无人机系统在复杂环境中的作业能力起着关键作用。针对快速扩展随机树（Rapidly-exploring Random Tree，rrt）算法进行无人机路径规划时搜索随机性高、存在... 详细信息

无人机路径规划源于机器人运动规划，是当下无人机应用研究的核心内容，对提高无人机系统在复杂环境中的作业能力起着关键作用。针对快速扩展随机树（Rapidly-exploring Random Tree，rrt）算法进行无人机路径规划时搜索随机性高、存在冗余路径和路径平滑性差的问题，提出了一种面向无人机路径规划的改进rrt算法。改进rrt算法首先在rrt算法的基础上结合人工势场法中的引力函数使得随机节点的产生具有目标导向性，限制了随机树的拓展方向，从而降低了搜索的随机性；其次结合贪心算法对规划所得路径进行剪枝优化，去除冗余节点，缩短了路径长度；最后结合B样条曲线对路径进行平滑性处理，去除曲率突变的转折点，形成一条平滑的适合无人机实际飞行的路径。通过仿真软件对A*算法、传统rrt算法与改进rrt算法进行对比分析，仿真结果表明：提出的改进rrt算法性能更高，在狭窄通道场景与复杂障碍物场景下相比于传统rrt算法平均规划时间各减少49.44%和17.97%，而相比于A*算法平均规划时间各减少了80.23%和52.93%，得到的路径更短更为平缓，同时大幅地减小了rrt算法路径规划失败的可能性，验证了改进rrt算法的可行性与有效性，解决了原算法随机性高、存在冗余路径和平滑性差的问题。

关键词：无人机路径规划改进rrt算法 rrt算法 A*算法引力函数

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基于改进rrt算法的四旋翼无人机航迹规划

计算机工程与设计 2018年第12期39卷 3705-3711页

作者：成浩浩杨森齐晓慧陆军工程大学石家庄校区无人机工程系河北石家庄050003

针对传统的快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,rrt)算法收敛速度较慢、规划航迹曲折的缺点,提出基于启发式引导策略、动态步长策略、双层平滑度优化策略的综合改进rrt算法。利用概率对随机树的生长方向进行引导;采用动态步... 详细信息

针对传统的快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,rrt)算法收敛速度较慢、规划航迹曲折的缺点,提出基于启发式引导策略、动态步长策略、双层平滑度优化策略的综合改进rrt算法。利用概率对随机树的生长方向进行引导;采用动态步长进行未知空间的搜索;通过双层平滑度优化策略进行规划航迹的平滑,规划出适合四旋翼无人机飞行的可行航迹。与其它改进方法进行仿真比较,实验结果表明,综合改进rrt算法规划的航迹更短且平滑度更好,已将其应用于四旋翼无人机两种类型的突发障碍的航迹规划中。

关键词：四旋翼无人机动态步长改进rrt算法避障航迹规划

应用改进rrt算法的水下机器人全局路径规划

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舰船科学技术 2021年第24期43卷 46-48页

作者：李光宇李守军张锦宿迁学院机电工程学院

常用方法运用改进粒子群算法规划路径时,产生的规划节点数量较多,平均规划路径长度长,导致路径规划质量偏低,提出应用改进rrt算法的水下机器人全局路径规划研究。采用切线法设定环境模型建立假设,建立水下环境模型;在rrt算法中引入目标... 详细信息

常用方法运用改进粒子群算法规划路径时,产生的规划节点数量较多,平均规划路径长度长,导致路径规划质量偏低,提出应用改进rrt算法的水下机器人全局路径规划研究。采用切线法设定环境模型建立假设,建立水下环境模型;在rrt算法中引入目标引力思想,设计改进rrt算法的规划步骤,实现路径规划。设置无障碍与有障碍2种实验环境,结果分析:研究方法相较此次实验选择方法,在有无障碍条件下,规划路径节点数分别少367、43;平均规划路径长度分别小778m、224m,具有较高的全局路径规划质量。

关键词：改进rrt算法环境模型水下机器人全局路径目标引力路径规划

野外环境下基于改进rrt算法的三维路径规划研究

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野外环境下基于改进RRT算法的三维路径规划研究

作者：缪佳佳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着人工智能和计算机技术的不断深入发展,无人驾驶技术在军用和民用领域如日方升。智能车辆的无人驾驶应用场景也从简单的结构化环境逐渐转向森林草原、战场、矿区等非结构化野外环境中。野外环境下的路径规划的研究是推动智能车辆野... 详细信息

随着人工智能和计算机技术的不断深入发展,无人驾驶技术在军用和民用领域如日方升。智能车辆的无人驾驶应用场景也从简单的结构化环境逐渐转向森林草原、战场、矿区等非结构化野外环境中。野外环境下的路径规划的研究是推动智能车辆野外无人自主作业的重要环节,路径规划的质量直接影响车辆执行作业任务的效率和成本。分析研究野外环境下的路径规划的现状及使用的规划算法的基础上,结合本次研究的需求和目标,明确以rrt算法作为研究重点,围绕野外环境下的三维路径规划任务展开,以快速寻找到更贴近实际车辆行驶的无碰撞的平滑路径为目标。建立研究所需要的地图环境模型,以此作为野外路径规划工作的基础。区别于传统的简单二维地图的建模方式,本文采用更为形象的三维地图模型来表征野外环境的地形。对野外环境地形进行简化抽象,将稀疏的地形数据矩阵经三维扩展,曲面平滑,地图初始化设定等步骤实现二维到三维DEM地图模型的构建。本文建立了两种地形起伏不同、高程信息量不同的DEM地图模型作为算法性能验证的基础。研究rrt算法的基本原理、实现过程及优缺点,选择并分析算法的部分参数对算法的影响,明确改进的方向和策略。基于大量对比仿真实验分析,寻找优化的算法参数组合。仿真结果表明:采用优化的参数组合的算法,路径规划的效果优于基本算法,搜索时间、路径长度和收敛于路径解所需的迭代次数均达到参数组合中仿真数据的综合最低值。基于三维的DEM地图环境模型,进行改进rrt算法的三维路径规划研究。针对算法三维环境应用的改进方向,提出本文算法的维度扩展改进策略并搭建改进算法的流程,详细的论述了改进设计中所应用的目标偏向采样策略、三维度量函数、三维碰撞检测方式等的实现步骤。针对三维地图模型规划出的路径中不利于行驶的转折点等情况,本文的路径轨迹后处理选择剪枝处理和B样条曲线法进行,并用仿真示意轨迹后处理方式的效果达到了车辆实际行驶的需求。对本文提出的改进算法在三维空间内的应用是否有效可行进行对比仿真实验。在建立好的三维DEM地图中,进行三组不同的对比仿真。从不同地图环境模型、与基本rrt算法,A*算法进行规划过程的性能对比,分别验证了改进的rrt算法进行野外环境三维路径规划的可行性、高效性和优越性。结果表明该算法仿真规划出的路径更符合实际行驶情况,对保证智能车辆野外环境下高效、安全、经济的自主作业有一定的指导意义。

关键词：三维路径规划野外环境 DEM 改进rrt算法 A*算法轨迹后处理