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专利号: 2018101386638
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一:初始化地图信息:导入地图并将地图栅格化,导入边界以及路障信息并二值化地图,初始化起始点、目标点坐标和路径点数组,设定起始点为当前点(x,y)、目标点为光源点(Goalx,Goaly),设定生长步长;

步骤二:计算当前点各方向生长受路障遮挡影响力;计算当前点各方向生长受路障遮挡影响力方法为:根据栅格化地图的结果,当前点的可运行路径有上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八个可运动方向;针对每个方向,以当前点位置向该方向延伸,接触到路障、地图边界或者光源点时停止延伸,并记录延伸长度li;若接触到的是路障或地图边界,则该方向生长受路障遮挡影响力为repulsivei=1.0/li;

步骤三:判断是否可以直接看到光源点,如果是,输出路径点数组,执行步骤十一;

步骤四:计算光源点对当前点的吸引力:分别计算光源点在X方向、Y方向对当前点的吸引力;计算光源点在X方向、Y方向对当前点的吸引力方法为:以X方向为例,光源点在X方向对当前点的吸引力为:attractivePotentialx=1.0/(Goalx-x);

同理可得光源点在Y方向对当前点的吸引力:

attractivePotentialy=1.0/(Goaly-y);

步骤五:利用当前点各方向生长受路障遮挡影响力和光源点对当前点的吸引力计算当前点所受合力:分别计算当前点在X方向、Y方向所受合力,计算合力方向;

步骤六:计算当前顶芽生长方向并生长一个步长单位:根据合力方向确定顶芽生长方向并生长一个步长单位,得到新位置点坐标;

步骤七:判断新位置点坐标是否在边界外或路障内,如果是,返回步骤二;

步骤八:更新当前点为新位置点并储存新位置点到路径点数组:更新当前点坐标为新位置点坐标,储存新位置点坐标到路径点数组;

步骤九:判断当前点是否为目标点;如果不是,返回步骤二;

步骤十:输出路径点数组;

步骤十一:RRT算法规划路径:调用RRT算法进行新一轮路径规划,其中路径范围限定在路径点数组中随机生成;

步骤十二:判断是否可以找到新路径,如果没有,返回步骤十一;

步骤十三:三次贝塞尔曲线拟合:对步骤十二中得到的路径点进行三次贝塞尔曲线拟合,得到可供实际运用的圆滑路径。

2.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤一中,栅格化地图的方法为:对所调用的地图进行均匀分割,分割程度和栅格数目多少根据路径精度而定,所述二值化地图的方法为:根据栅格化地图的结果,将所有栅格转化为一个二维整形数组,即表示二维平面空间,数组中的每一个元素代表地图上相应坐标的一个像素点,若该点为路障区域,则将数组中与该点对应的元素的值设定为1,若该点可进行路径规划,则将数组中与该点对应的元素的值设定为0;所述路径点数组用于步骤十一中RRT算法规划路径。

3.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤五中,计算当前点在X方向、Y方向所受合力方法为,在X方向与Y方向分别计算所受合力:其中: 为步骤二中八个方向的生长受路障遮挡影响力在X方向的

分量之和; 为步骤二中八个方向的生长受路障遮挡影响力在Y方向

的分量之和;

所述计算合力方向的方法为:

preferredSteer=arctan(totalPotentialx/totalPotentialy)。

4.根据权利要求3所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤六中,根据合力方向确定顶芽生长方向并生长一个步长单位,得到新位置点坐标方法为:根据步骤五中preferredSteer的弧度值的大小来确定生长方向;并在生长方向上进行规定生长步长的延伸,得到新位置点坐标。

5.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤七中,判断新位置点坐标是否在边界外或路障内方法为,对比新位置点坐标是否与边界坐标点重合,是否与路障坐标区域重合。

6.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤十一中,调用RRT算法进行新一轮路径规划方法为:首先在步骤十中得到的路径点数组中进行随机采样,生成采样点后向目标点方向延伸一个单位长度,对向目标点方向延伸一个单位长度后得到的点判断是否进入路障或者地图边界,如果没有则将这个新的采样点加入RRT路径结果中。

7.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤十三中,三次贝塞尔曲线拟合方法为:针对步骤十二中得到的路径点,从起始点开始,每4个点按照三次贝塞尔曲线方程进行拟合,得到圆滑曲线。