申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2023-01-16

公开（公告）日：2023-06-23

公开（公告）号：CN116300883A

主分类号：G05D1/02

分类号：G05D1/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.07.11#实质审查的生效;2023.06.23#公开

摘要：本发明为一种基于改进RRT‑Connect算法的智能体路径规划方法，首先通过扫描环境信息构建构建二维栅格地图，并设置起点和终点，通过JPS算法搜索得到初始路径；然后，对RRT‑Connect算法进行改进，利用改进的RRT‑Connect算法得到优化路径；即生成一个0到1之间的随机数，若随机数大于概率P，则通过双扇形邻近区域采样生成两棵随机树的随机点，否则通过目标偏置采样生成两棵随机树的随机点；最后，通过冗余点剪枝的优化策略对优化路径进行二次优化，去除冗余的路径节点，得到最终路径。该方法解决了传统RRT‑Connect算法路径节点搜索的盲目性、随机性以及路径曲折等问题，缩短了路径长度，提高了路径规划效率。

主权项：1.一种基于改进RRT-Connect算法的智能体路径规划方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1、扫描环境信息，构建二维栅格地图；步骤2、在二维栅格地图上设置智能体行走的起点S和终点G；通过JPS算法搜索得到初始路径；步骤3、对RRT-Connect算法进行改进，利用改进的RRT-Connect算法得到优化路径；3.1、将起点S加入随机树T1中，终点G加入随机树T2中，初始化两棵随机树T1、T2和随机树参数；随机树参数包括目标点阈值和扩展步长；3.2、对初始路径进行随机采样，得到路径节点pathnode和pathnode′，路径节点pathnode、pathnode′分别邻近起点S和终点G；生成一个0到1之间的随机数，若随机数大于概率P，则通过双扇形邻近区域采样生成随机点，否则通过目标偏置采样生成随机点；双扇形邻近区域采样是指以路径节点pathnode为圆心定义扇形区域，在该扇形区域内利用式1产生随机树T1的随机点Xrand；同理，以路径节点pathnode′为圆心定义扇形区域，在该扇形区域内利用式2产生随机树T2的随机点Xrand′；Xrand＝pathnode+r·[cosa0·pi180sina0·pi180]1Xrand′＝pathnode′+r·[cosa0·pi180sina0·pi180]2a0＝-90+α+18·rand3式中，r表示扇形区域的半径，a0为扇形区域的圆心角，pi为圆周率，rand∈[0,10]表示随机数，α为路径节点pathnodepathnode′和路径节点pathnodepathnode′的下一节点的连线与水平方向的夹角；目标偏置采样则直接将终点G作为随机树T1的随机点Xrand，将起点S作为随机树T2的随机点Xrand′；3.3、更新随机树T1和T2的节点；根据式5计算随机树T1的各个节点与随机点Xrand之间的距离d，将距离最近的节点记为Xnear；在节点Xnear与随机点Xrand的连线上，从节点Xnear开始，以扩展步长截取节点Xnew；根据二维栅格地图检测节点Xnear与Xnew的连线是否与障碍物发生碰撞，若发生碰撞则舍弃节点Xnew，并返回步骤3.2重新生成随机点；若不发生碰撞，则将节点Xnew加入随机树T1的节点集合V1中；重复前述操作，继续更新随机树T1的节点；同理，更新随机树T2的节点； 式中，为随机点Xrand的坐标，表示随机树T1的节点vi的坐标；令Xnew′为随机树T2更新得到的节点，通过式11计算节点Xnew与Xnew′之间的距离dg′来检测两颗随机树是否连接成功；若距离dg′大于等于目标点阈值，表明没有连接成功，则返回步骤3.2；若距离dg′小于目标点阈值，表明连接成功，则执行步骤3.4；距离dg′的计算公式如下： 式中，表示节点Xnew的坐标，表示节点Xnew'的坐标；3.4、分别从起点S和终点G开始回溯，将随机树T1和T2各自的节点依次连接，再将两棵随机树T1和T2的最后一个节点相连，得到优化路径；步骤4、将优化路径的节点集合记为{Ti,Ti+1,Ti+2,…,Ti+n-1}，n为优化路径的节点数量；从起点Ti开始，依次检测起点Ti与其余各个路径节点之间的路径是否与障碍物发生碰撞，若起点Ti与某个路径节点之间的路径与障碍物发生碰撞，将该路径节点记为碰撞节点，则删除该碰撞节点的前一路径节点与起点Ti之间的所有路径节点，同时以该碰撞节点的前一路径节点为新的起点，依次检测新的起点与后续路径节点是否与障碍物发生碰撞，重复前述操作，删除冗余的路径节点；最后，将剩余的路径节点依次连接，对优化路径进行二次优化，得到最终路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河北工业大学 基于改进RRT-Connect算法的智能体路径规划方法

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