兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 302-307.doi: 10.12382/bgxb.2024.0540
收稿日期:
2024-07-03
上线日期:
2024-11-06
通讯作者:
HU Mingzhe*(), LI Xuguang, REN Zhiying, ZENG Shuai
Received:
2024-07-03
Online:
2024-11-06
摘要:
为满足无人机在复杂环境下的实时三维路径规划需求,针对传统A*算法在进行三维路径规划时存在的实时性不高、计算量大以及内存消耗严重的问题,对A*算法的启发函数进行优化处理,调整启发函数权重值,将启发函数作为底数进行指数运算,从而达到提高搜索效率的目的。仿真实验结果表明:通过调整启发函数的权重因子,使算法用时减少了51.69%,搜索的栅格数量降低了45.5%;通过优化启发函数指数大小,使算法在用时上减少了50.56%,搜索的栅格数量降低了45.5%。从而验证了改进的A*算法相对传统A*算法能减少路径搜索时长并降低路径规划代价,提高路径搜索效率。
中图分类号:
胡明哲, 李旭光, 任智颖, 曾帅. 基于改进启发函数的A*算法的无人机三维路径规划[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 302-307.
HU Mingzhe, LI Xuguang, REN Zhiying, ZENG Shuai. UAV 3D Path Planning Based on A* Algorithm with Improved Heuristic Function[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(S1): 302-307.
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 0.89 | 641.91 | 0.55 | 0.5 | 0.45 | 0.46 | 0.43 | 0.42 | 0.45 |
表1 路径搜索时间分析
Table 1 Path search time analysis
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 0.89 | 641.91 | 0.55 | 0.5 | 0.45 | 0.46 | 0.43 | 0.42 | 0.45 |
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
路径长度 | 637.96 | 641.91 | 643.04 | 645.2 | 648.2 | 649.2 | 653.2 | 653.2 | 663.2 |
表2 路径长度分析
Table 2 Path length analysis
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
路径长度 | 637.96 | 641.91 | 643.04 | 645.2 | 648.2 | 649.2 | 653.2 | 653.2 | 663.2 |
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
栅格数 | 26026 | 23608 | 18408 | 16458 | 14404 | 14248 | 14196 | 14196 | 14196 |
表3 总搜索栅格数目分析
Table 3 Analysis of the total number of search grids
β | 1 | 1.2 | 1.5 | 2 | 5 | 6 | 6.01 | 10 | 20 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
栅格数 | 26026 | 23608 | 18408 | 16458 | 14404 | 14248 | 14196 | 14196 | 14196 |
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 0.89 | 0.64 | 0.47 | 0.45 | 0.44 | 0.44 | 0.47 | 0.44 |
表4 路径搜索时间分析
Table 4 Path search time analysis
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
时间/s | 0.89 | 0.64 | 0.47 | 0.45 | 0.44 | 0.44 | 0.47 | 0.44 |
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
路径长度 | 637.96 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 |
表5 路径长度分析
Table 5 Path length analysis
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
路径长度 | 637.96 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 | 644.2 |
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
栅格数 | 26026 | 18226 | 15418 | 14612 | 14300 | 14196 | 14196 | 14196 |
表6 总搜索栅格数目分析
Table 6 Analysis of the total number of search grids
m | 1 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
栅格数 | 26026 | 18226 | 15418 | 14612 | 14300 | 14196 | 14196 | 14196 |
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