基于改进RRT_算法的无人艇路径规划快速求解算法.docx

第36

第36卷第4期2024年4月

Vol.36No.4Apr.2024

JournalofSystemSimulation

基于改进RRT*算法的无人艇路径规划快速求解算法

姜兆祯1,2,3，王文龙1,2,3*，孙文祺1,2

(1.海军潜艇学院，山东青岛266199；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东青岛266237；

3.青岛协同创新研究院，山东青岛266071)

摘要：针对快速扩展随机树(RRT)算法在无人艇路径规划工作中目的性较弱的问题，提出一种改进的无人艇路径规划快速求解算法。对人工势场法进行改进，额外添加4个方向的受力分析，综合计算无人艇所受合力；重新定义转向角度的计算方法，避免其进入局部最优陷阱，使其可以顺利抵达目标点，得到一条初始路径；利用该初始路径来设定快速扩展随机树算法的随机点采样区域，通过降低随机采样点生成在无价值区域的概率，以提高算法的目的性和时效性，得到二次规划路径；对二次规划路径进行冗余点去除操作，减少路径节点的同时可以进一步降低路径代价，得到最终的规划路径。实验结果表明：改进算法在取得相近代价的路径时，运行时间最多降低了84.14%，采样点数量最多减少了70.09%，算法质量更好，运行效率更高。

关键词：无人艇；路径规划；RRT*算法；APF算法；APF-RRT*算法

中图分类号：TP391.9文献标志码：A文章编号：1004-731X(2024)04-0888-13

DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1381

引用格式:姜兆祯,王文龙,孙文祺.基于改进RRT*算法的无人艇路径规划快速求解算法[J].系统仿真学报,2024,36

(4):888-900.

Referenceformat:JiangZhaozhen,WangWenlong,SunWenqi.PathPlanningRapidAlgorithmBasedonModifiedRRT*forUnmannedSurfaceVessel[J].JournalofSystemSimulation,2024,36(4):888-900.

PathPlanningRapidAlgorithmBasedonModifiedRRT*forUnmannedSurfaceVessel

JiangZhaozhen1,2,3,WangWenlong1,2,3*,SunWenqi1,2

(1.NavalSubmarineAcademy,Qingdao266199,China;2.PilotNationalLaboratoryforMarineScienceandTechnology,Qingdao266237,China;

3.QingdaoInstituteofcollaborativeinnovation,Qingdao266071,China)

Abstract:AimingattheweakpurposivenessofrapidlyexploringrandomtreealgorithminUSVpathplanning,amodifiedrapidalgorithmisproposed.TheartificialpotentialfieldmethodisimprovedandtheforceanalysisinfourdirectionsisaddedtocomprehensivelycalculatetheresultantforceonUSV.Thecalculationmethodofsteeringangleisredefinedtoavoidenteringthelocaloptimaltrapandcanreachthetargetpointsmoothlytoobtainaninitialpath.Theinitialpathisusedtosettherandompointsamplingareaofrapidlyexploringrandomtreealgorithm.Byreducingtheprobabilityofrandompointsgeneratedinwor