針對目前水下航行器路徑規(guī)劃的典型算法中所求最優(yōu)解質(zhì)量不高,不能保證得到最短路徑的問題,提出了一種基于膨脹搜索機理的水下快速路徑規(guī)劃新算法。該算法通過柵格法進行環(huán)境建模,考慮了障礙物、敵對威脅和強湍流的影響,由內(nèi)而外展開了雙循環(huán)搜索,能夠確保所得路徑是全局最優(yōu)的。仿真結(jié)果表明:新算法能夠在完全避障、避險的前提下找到起始點和目的點之間的一條最優(yōu)路徑,且相較于傳統(tǒng)的A^*算法,所得優(yōu)化路徑長度更短。 

【文章來源】：海軍工程大學(xué)學(xué)報. 2019,31(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１水下空間劃分及坐標系建立Ｆｉｇ．１Ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｐａｃｅａｎｄ

２）障礙物上的坐標點均為不可通行路徑點。３）障礙物的空凹部分和這個障礙物連為一體，位于空凹上的點也均為不可通行路徑點。４）工作空間邊界外的點均為不可通行路徑點。圖２障礙物形狀處理及坐標點通行情況Ｆｉｇ．２Ｓｈａｐｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ１．３敵對威脅及強渦流處理水下航行器運行時受到的威脅主要包括敵方的各種水下偵聽探測設(shè)備和局部海域的強渦流。在執(zhí)行任務(wù)時，水下航行器必須像避障一樣避開偵聽設(shè)備的探測區(qū)域和強渦流區(qū)域。理想狀態(tài)下，這兩個區(qū)域在水平剖面上的投影均為圓形區(qū)域（見圖３）。因而，在二維空間，敵對威脅區(qū)域和強渦流區(qū)域可以建模為圓形（見圖３（ａ））。圖３威脅處理及坐標點通行情況Ｆｉｇ．３Ｔｈｒｅａｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ對圓形進行柵格化處理時應(yīng)遵循以下兩點：１）所有與圓形區(qū)域相交的柵格（第除２）點中的情況外），柵格的４個頂點均為不可通行路徑點；２）圓形區(qū)域不包含某柵格，但恰好通過該柵格的一個頂點，則該柵格這個頂點為不可通行路徑點，其他柵格為可通行路徑點。處理后的探測區(qū)域和強渦流區(qū)域及坐標點情況如圖３（ｂ）所示。２基于膨脹搜索機理的快速路徑規(guī)劃新算法２．１基本原理定義１膨脹搜索機理是指在物體由內(nèi)而外逐步擴張、占領(lǐng)額外空間的過程中，立足于物體表面，對新占空間或表層外鄰近空間展開探索，直至達到目的�；谂蛎浰阉鳈C理，水下

Ｓｈａｐｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ１．３敵對威脅及強渦流處理水下航行器運行時受到的威脅主要包括敵方的各種水下偵聽探測設(shè)備和局部海域的強渦流。在執(zhí)行任務(wù)時，水下航行器必須像避障一樣避開偵聽設(shè)備的探測區(qū)域和強渦流區(qū)域。理想狀態(tài)下，這兩個區(qū)域在水平剖面上的投影均為圓形區(qū)域（見圖３）。因而，在二維空間，敵對威脅區(qū)域和強渦流區(qū)域可以建模為圓形（見圖３（ａ））。圖３威脅處理及坐標點通行情況Ｆｉｇ．３Ｔｈｒｅａｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｐｏｉｎｔｓ對圓形進行柵格化處理時應(yīng)遵循以下兩點：１）所有與圓形區(qū)域相交的柵格（第除２）點中的情況外），柵格的４個頂點均為不可通行路徑點；２）圓形區(qū)域不包含某柵格，但恰好通過該柵格的一個頂點，則該柵格這個頂點為不可通行路徑點，其他柵格為可通行路徑點。處理后的探測區(qū)域和強渦流區(qū)域及坐標點情況如圖３（ｂ）所示。２基于膨脹搜索機理的快速路徑規(guī)劃新算法２．１基本原理定義１膨脹搜索機理是指在物體由內(nèi)而外逐步擴張、占領(lǐng)額外空間的過程中，立足于物體表面，對新占空間或表層外鄰近空間展開探索，直至達到目的�；谂蛎浰阉鳈C理，水下航行器的路徑規(guī)劃以起始點ｓ為膨脹搜索中心，從鄰近ｓ的８個點開始搜索當前點到起始點的最短距離。如圖４所示，圖中臨近ｓ的８個點圍繞起始點正好一圈，可以理解為從起始點膨脹到第１圈，

【參考文獻】：
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本文編號：3277361