[发明专利]一种行星表面全局路径快速规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种行星表面全局路径快速规划方法,属于深空探测技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，行星探测已经成为二十一世纪航天活动的热点之一，但行星表面有着极其恶劣的环境条件，例如高真空、微重力、高温差、强辐射环境等，在这样的条件下人类难以生存。因此，在这种情况下必须采用行星探测机器人代替宇航员，着陆于行星表面，在行星表面做实际的勘测及科学任务探索。

行星探测机器人在行星表面工作的时候，除了通过地面进行遥控以外，还需要探测机器人具有一定的自主寻找目标的能力，这就需要探测机器人能够通过自身携带的计算机系统，根据采集的地形信息完成一定程度的自主路径规划，而路径规划的核心便是规划所应用的算法。

在移动机器人所应用算法领域上，国内外众多学者进行了深入的研究，同时也涌现出了许多初步形成了理论并得到应用的优秀算法，如人工势场法、Dijkstra算法、蚁群算法、神经网络算法、遗传算法等。虽然每种算法都有各自的优点，但是也很难克服自身存在的缺陷。

例如Dijkstra是一种典型的最短路径算法，用于计算一个节点到其他所有节点的最短路径，优点在于算法简单、高效、通用型好等；其缺点则是规划领域只适用于网络拓扑结构，获得已有拓扑结构中的最优路径。遗传算法是以自然遗传机制和自然选择等生物进化理论为基础，构造的随机搜索算法，优点在于具有可扩展性，易于同别的技术混合使用等；其缺点则是计算量大、编码不规范及编码存在表示的不准确性、单一使用遗传算法很难精确地设计出适应度函数，导致对问题约束表达的不准确，实现复杂等。

发明内容

本发明的目的是为解决现有行星探测机器人全局路径规划方法计算量大、实现复杂、应用范围受限的问题，提出一种将Dijkstra算法与遗传算法相结合的行星表面全局路径快速规划方法。

一种行星表面全局路径快速规划方法，其具体实现步骤如下：

步骤1，获得待进行路径规划区域内的障碍分布信息图，并对其进行分析处理，在能避开障碍物的可行区域内选取多个可行节点，并根据选取的节点进行可行区域内的路径连通。

节点的选取原则为：各节点横纵坐标满足同一种数学函数关系。

所述节点坐标满足的数学函数关系包括但不限于线性、二次函数。

可行区域内的路径连通遵循邻近节点连通的原则，且所连通的路径不能穿过障碍物、不能跨越多个可行节点。

步骤2，对已连通的节点编号，获取节点坐标信息，并储存在数据信息矩阵U₁和U₂中，其中U₁储存节点坐标信息，U₂储存连通线段两端节点的编号信息。