[发明专利]基于改进A*算法与人工势场算法的混合路径规划方法

权利要求书

1.一种基于改进A*算法与人工势场法的混合路径规划方法，其特征在于，该方法将全局预测和局部实时规划结合成一个混合的两层算法，即采用改进A*算法完成全局预测，得到全局最优的路径节点；然后在这些节点中选择拐点作为实时规划的指导，实时规划层采用改进人工势场法实时动态避开障碍物，连续运行每个子目标点，最终到达目标点完成任务；

所述改进A*算法和改进人工势场法融合过程如下：

(1)通过相关传感器对环境进行测量，并根据环境的特性和相关对象的特性构建真实地图，以获得与环境特性相匹配的网格环境模型；

(2)改进的全局路径规划算法是从全局路径规划到局部路径规划的一级；

(3)从预先确定的路径节点中找出相应的转折点，并将这些转折点作为实时规划的参考点；

(4)采用改进的人工势场法在实时规划层进行二次运算，并以全局路径上的转折点作为子点进行实时处理，以避开障碍物；

(5)在实时规划算法的指导下，连续遍历每个子目标点，最终到达目标点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合的两层算法由两层路径规划实现，具体包括：

(1)获取环境信息；

(2)建立栅格地图；

(3)进入全局规划层中的改进的A*算法全局路径规划步骤，创建子目标点；

(4)从创建子目标点进入局部规划层中的改进人工视场算法建立子目标点，经子目标点的终点判断，如果是，则完成规划任务，结束；如果否，返回局部规划层中的改进人工视场算法建立子目标点步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进的A*算法是将启发式函数h(n)引入到搜索中，通过启发式信息从节点中选择一个扩展搜索，从而减少了节点扩展的范围和计算量；从以下两个方面进行了改进：

(1)减少路径中转折点的数量并执行平滑，具体包括：

路径节点的处理如下：从起始点开始依次取三个相邻的节点，如果第一个点和第三个点之间的直线没有运行障碍物，则删除第二个节点，并连续删除，直到所有的点都被处理完，最后的路径从这些节点开始存在保留节点连接；

(2)通过参数设置，对路径中的节点数进行简化，采用加权的思想，对评价函数进行优化，优化后的表达式如下：

f(n)＝(1-ω)g(n)+ωh(n)

其中，n为当前节点，g(n)表示从起始点到当前节点n的实际代价值，h(n)表示启发式函数，ω为常数，且0＜ω＜1，应根据实际环境选择ω值；

所述改进的A*算法实现的技术步骤包括：

步骤1：将起始点和障碍物节点添加到OPEN表和CLOSED表中；

步骤2：判断OPEN表是否为空，若是，结束；若否，则从OPEN表中选择代价最小的节点，并放到CLOSED节点中；

步骤3：判断当前节点是否为目标点，若是，结束；若否，则进入步骤4；

步骤4：判断当前节点是否在CLOSED表，如果是，跳过该节点继续拓展其它节点，并返回至步骤2；如果不是，则进入步骤5；

步骤5：把该节点的子节点逐个放入OPEN表，并返回至步骤2。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进的人工势场法是对传统人工势场法的势场函数中引入动态速度和加速度信息，建立新的引力和斥力函数，实现动态避障规划。