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Study on Robot Path Planning Based on an Improved Artificial Potential Field Method 被引量:1
1
作者 Nengqiang Luo Li Liu Dongying Gong Li Wang 《通讯和计算机(中英文版)》 2013年第10期1360-1363,共4页
关键词 机器入路径规划 人工势场法 场方法 仿真机器人 局部极小 仿真实验 计算量 积分法
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基于改进APF-Informed-RRT^(*)的机械臂避障路径规划
2
作者 吴飞 陈恩杰 +1 位作者 郑银环 林晓琛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第8期60-65,共6页
针对Informed-RRT^(*)算法在避障路径规划中缺乏目的性和方向性,存在规划时间长、迭代效率低等问题,提出了结合人工势场法和Informed-RRT^(*)算法的避障规划算法。首先,针对传统人工势场法存在目标点不可达、易与障碍物碰撞的问题,提出... 针对Informed-RRT^(*)算法在避障路径规划中缺乏目的性和方向性,存在规划时间长、迭代效率低等问题,提出了结合人工势场法和Informed-RRT^(*)算法的避障规划算法。首先,针对传统人工势场法存在目标点不可达、易与障碍物碰撞的问题,提出了改进后的人工势场法,并将其融入Informed-RRT^(*)算法中,使随机树沿势场下降的方向生长,增强其方向性;其次,依据随机树与障碍物间的距离,提出了一种自适应生长步长策略,提高了对空间的探索能力;最后,引入贪心算法的思想,在生长时直接判断随机树能否直达目标点,提高了路径规划效率。在二维和三维环境下对改进后的算法与传统算法及其衍生算法进行对比实验,仿真结果表明改进后的Informed-RRT^(*)算法相较于原始算法规划的路径长度和规划耗时分别减少了17.42%和36.21%。 展开更多
关键词 Informed-RRT^(*) 人工势场法 自适应步长 贪心算法 路径规划
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基于改进APF-FMT^(*)的农业机器人路径规划算法
3
作者 张亚莉 莫振杰 +2 位作者 田昊鑫 兰玉彬 王林琳 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期408-415,共8页
【目的】解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题。【方法】提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT^(*))。首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服... 【目的】解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题。【方法】提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT^(*))。首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服了人工势场法距离目标点过远时引力过大的问题;然后,将FMT^(*)算法与改进人工势场法相结合,采用三阶B样条曲线对路径进行平滑处理;最后,建立3个农业工作地图进行仿真试验。【结果】仿真结果表明,与FMT^(*)、RRT^(*)和Informed-RRT^(*)3种算法对比,在地图Map1和Map2中,APF-FMT^(*)都能快速找到良好的解,且随样本数量增加获得的路径解得到改善,搜索时间比其他3种算法减少45%以上;在有狭小通道的Map3中,APF-FMT^(*)、FMT^(*)搜索时间比RRT^(*)和Informed-RRT^(*)减少75%以上,并且获得更好的解。【结论】本研究提出的APF-FMT^(*)算法不仅克服了FMT^(*)算法冗余探索问题,还有效地解决了人工势场法目标点不可达的问题,提高了农业机器人路径规划效率和作业安全性。 展开更多
关键词 路径规划 农业机器人 人工势场法 FMT^(*)算法
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改进RRT^(*)-APF-DP融合算法的机械臂路径规划
4
作者 吴飞 沈大伟 《福州大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期552-559,共8页
针对基本的快速拓展随机树算法(rapidly-exploring random tree,RRT^(*))存在搜索随机性大、效率低、路径非最优的缺点,提出一种引入人工势场法算法(artificial potential field method,APF)和Douglas-Peucker算法的改进RRT^(*)-APF-DP... 针对基本的快速拓展随机树算法(rapidly-exploring random tree,RRT^(*))存在搜索随机性大、效率低、路径非最优的缺点,提出一种引入人工势场法算法(artificial potential field method,APF)和Douglas-Peucker算法的改进RRT^(*)-APF-DP路径规划算法.在RRT*算法的采样点生成阶段引入变采样范围偏置搜索与步长自适应调整策略,融合重新设计的APF算法的引力与斥力函数,增强路径扩展导向性与绕过障碍物能力.采用重采样策略改进DP算法,优化避障代价与控制点数量.实验结果表明,本算法规划的避障路径满足机械臂的运动要求,且算法规划的避障路径代价、规划时间和路径控制节点数均得到有效改善. 展开更多
关键词 路径规划 机械臂 改进RRT^(*)算法 路径优化 改进人工势场法 DOUGLAS-PEUCKER算法
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基于改进D*Lite⁃APF算法的巡检机器人路径规划 被引量:3
5
作者 胡粒琪 曾维 +3 位作者 陈才华 张鹏 王艺儒 李铜 《现代电子技术》 北大核心 2024年第5期155-159,共5页
针对巡检机器人在动态场景下路径规划存在非全局最优、路径不平滑及局部避障效果不佳的问题,提出一种将改进D*Lite算法和人工势场法融合的算法。首先优化D*Lite算法启发代价函数,提升规划效率,并引入Dubins曲线平滑生成的全局路径;其次... 针对巡检机器人在动态场景下路径规划存在非全局最优、路径不平滑及局部避障效果不佳的问题,提出一种将改进D*Lite算法和人工势场法融合的算法。首先优化D*Lite算法启发代价函数,提升规划效率,并引入Dubins曲线平滑生成的全局路径;其次改进人工势场法势场函数并添加随机半径扰动点,解决局部碰撞问题,提高避障性能;最后将两种优化算法有效融合,实现全局规划和局部避障。仿真实验结果表明,相较于单一D*Lite算法,融合算法在路径长度、时间花销、路径拐点及扩展节点数方面均表现更优,能在确保全局路径最优的情况下有效避障。 展开更多
关键词 巡检机器人 路径规划 D*Lite Dubins曲线 人工势场法 避障
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基于双向A^(*)-APF算法的船舶路径规划研究
6
作者 孟凡齐 孙潇潇 +2 位作者 朱金善 梅斌 郑沛洁 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期506-515,共10页
为解决目前船舶路径规划算法中存在的全局非最优解和局部最优解等问题,在双向A^(*)算法的基础上加入了优化函数PathOptimization和IsClear,以去除冗余拐点,缩短全局路径距离;在人工势场法(artificial potential field,APF)的基础上,设... 为解决目前船舶路径规划算法中存在的全局非最优解和局部最优解等问题,在双向A^(*)算法的基础上加入了优化函数PathOptimization和IsClear,以去除冗余拐点,缩短全局路径距离;在人工势场法(artificial potential field,APF)的基础上,设定离散化步长函数、斥力感应阈值和临时终点,以避免局部最优解和震荡问题;实现两种算法的融合算法(双向A^(*)-APF算法),在MATLAB模拟的相同栅格图中,对比算法改进前后的模拟试验数据。结果表明,融合算法平均减少了50%的冗余拐点,平均减少了47.5%的算法搜索时间,平均缩短了7%的路径距离,能够同时安全规避动态障碍物和静态障碍物。研究表明,双向A^(*)-APF算法可用于解决船舶路径全局非最优解和局部最优解等问题。 展开更多
关键词 双向A^(*)算法 人工势场法 路径规划 融合算法
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基于改进APF-RRT的6R机械臂避障路径规划
7
作者 王杲 库祥臣 +2 位作者 吴鸿宇 段磊 张小雨 《机床与液压》 北大核心 2024年第11期27-32,共6页
针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物... 针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物对机械臂的斥力逐渐减小并顺利到达目标点;针对传统RRT算法随机性过强问题,提出目标导向策略进行优化,使得采样点有一定的概率向目标点扩展;当APF陷入局部最优时,采用改进RRT算法进行路径规划,当跳出局部最优时,切换为APF继续路径规划。仿真结果表明:改进APF-RRT算法能适应各种复杂环境,且相较于传统APF和RRT算法具有规划时间短、规划成功率高等优点,有效解决了APF目标不可达和局部最小值的问题。最后通过JAKA机器人实验平台进行实际环境实验,验证了改进APF-RRT融合算法的可行性。 展开更多
关键词 6R机械臂 避障 路径规划 人工势场法 快速扩展随机树法
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APF与A*融合的多目标点路径规划算法
8
作者 邢慧杰 张晓滨 张宏伟 《计算机技术与发展》 2024年第8期116-121,共6页
在智能餐厅环境下,针对移动机器人在多目标点路径规划时存在规划效率不高的问题,提出了一种基于A*算法与APF算法相结合的多目标点路径规划的方法。将多目标点路径规划问题转化成类旅行商问题,采用A*算法和人工势场法规划出多目标点的最... 在智能餐厅环境下,针对移动机器人在多目标点路径规划时存在规划效率不高的问题,提出了一种基于A*算法与APF算法相结合的多目标点路径规划的方法。将多目标点路径规划问题转化成类旅行商问题,采用A*算法和人工势场法规划出多目标点的最优遍历顺序。首先,将若干个目标点用一个集合表示并应用在A*算法上面,实现A*算法多个目标点的路径规划;其次,引入人工势场法对多个目标点进行优先级判定,借助人工势场法计算各个目标点的势能值,之后利用人工势场法得到的势能值对目标点集进行排序,完成各个目标点之间的最优顺序;最后,对规划好的目标点集使用A*算法进行全局路径规划。为了验证该方法的有效性和先进性,将该算法进行消融实验,同时也与两种典型的多目标点规划算法进行对比。结果表明,该算法是有效的,能够在缩短路径规划时间和降低路径代价的同时规划出一条有效路径。 展开更多
关键词 移动机器人 A*算法 人工势场法 多目标点路径规划 融合算法
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基于APF-LSTM-DDPG算法的移动机器人局部路径规划
9
作者 李永迪 李彩虹 +3 位作者 张耀玉 张国胜 周瑞红 梁振英 《山东理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期33-41,共9页
针对深度强化学习算法存在训练时间长、收敛速度慢的问题,将深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和人工势场(artifical potential field,APF)法相融合,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经... 针对深度强化学习算法存在训练时间长、收敛速度慢的问题,将深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和人工势场(artifical potential field,APF)法相融合,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络结构,提出了APF-LSTM-DDPG算法。首先在DDPG算法中添加LSTM,通过记忆单元和遗忘单元将奖励较高的样本优先学习,使模型更快地收敛;其次引入人工势场法,设计相应势场函数,解决环境奖励稀疏的缺点,加速模型收敛进程;然后通过人工势场法修正算法的动作选择,缩短路径长度;最后在机器人仿真平台(robot operating system,ROS)中搭建不同障碍物环境对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,APF-LSTM-DDPG算法在搭建的仿真环境中训练时平均奖励能够更快地稳定,提高了算法的成功率并减少了规划路径中的冗余。 展开更多
关键词 深度确定性策略梯度算法 人工势场法 长短期记忆 移动机器人 局部路径规划
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融合RRT^(*)与APF算法的机器人路径规划研究
10
作者 杨勇 成英 《天津职业技术师范大学学报》 2024年第3期49-56,共8页
针对传统快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree star,RRT^(*))算法在全局路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种RRT^(*)与人工势场法(artificial potential field,APF)的融合搜索算法。... 针对传统快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree star,RRT^(*))算法在全局路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种RRT^(*)与人工势场法(artificial potential field,APF)的融合搜索算法。为了加快RRT^(*)算法在搜索过程中的收敛速度,在算法中利用人工势场法的思想引导扩展随机树快速向目标点生长;对融合算法在空间中的采样范围做出改进,使算法在APF产生的合力特定范围内进行采样,提高算法在空间中的搜索效率,减少无用节点的扩展。仿真结果表明:相比传统的RRT和RRT^(*)算法以及APF-RRT融合算法,APF-RRT^(*)融合算法能够规划出更短、更平滑的路径,路径距离缩短了1.5%~10.83%;算法的搜索时间也显著缩短了1.97%~49.78%;与其他算法相比,APF-RRT^(*)融合算法的路径节点数量减少了4.66%~41.95%,路径平滑性也得到了提高。 展开更多
关键词 融合算法 快速搜索随机树算法 人工势场法 全局路径规划 移动机器人
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基于改进APF算法的水面无人艇局部路径规划 被引量:2
11
作者 张扬 彭鹏菲 曹杰 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期42-48,共7页
为解决传统人工势场法(APF)进行水面无人艇路径规划时出现局部最小和路径不平滑的问题,对斥力系数进行动态调整并引入逃逸力。为使水面无人艇在动态避碰中按国际海上避碰规则(international regulations for preventing collisions at s... 为解决传统人工势场法(APF)进行水面无人艇路径规划时出现局部最小和路径不平滑的问题,对斥力系数进行动态调整并引入逃逸力。为使水面无人艇在动态避碰中按国际海上避碰规则(international regulations for preventing collisions at sea,COLREGS)航行,结合无人艇性能制定了无人艇的避碰规则,并引入转向力。通过Matlab对静态未知障碍物的仿真实验,验证改进APF算法能解决局部最小问题且规划的路径更加安全平滑。通过对动态未知障碍物4种典型局面的仿真实验表明,改进APF算法在复杂环境下也能引导无人艇在符合避碰规则的前提下对多个动态障碍进行安全规避。 展开更多
关键词 人工势场法 水面无人艇 局部最小值 动态避障
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基于RL-APF算法的巡检机器人避障研究 被引量:1
12
作者 张博 周红生 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第6期7-10,共4页
针对人工势场法(APF)在避开靠近目标的障碍物时效率低下,易陷入局部极值等问题,提出一种利用强化学习(RL)优化人工势场法的RL-APF避障算法。首先,设计了距离强化因子(DRF)和力强化因子(FRF),通过DRF和FRF将强化学习的奖励功能分解成两部... 针对人工势场法(APF)在避开靠近目标的障碍物时效率低下,易陷入局部极值等问题,提出一种利用强化学习(RL)优化人工势场法的RL-APF避障算法。首先,设计了距离强化因子(DRF)和力强化因子(FRF),通过DRF和FRF将强化学习的奖励功能分解成两部分,当机器人离障碍物太近时,DRF会被激活,而当碰撞发生时,FRF被激活;其次,RL-APF算法通过迭代搜索最佳强化因子的值,以摆脱障碍物并到达目标。实验结果表明,RL-APF算法在简单及复杂环境下各项指标得到不同程度提升,RL-APF算法避障性能优于对比的其他算法,验证了该算法的实用性。 展开更多
关键词 强化学习 人工势场法 巡检机器人 避障研究
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改进三维APF无人机跟踪避障算法
13
作者 龚彧 刘晓宏 +3 位作者 胥峥 丁楠 李明祖 邹振东 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第6期100-106,129,共8页
针对无人机在三维空间中的路径跟踪和自主避障问题,提出一种基于改进三维人工势场法的无人机路径跟踪自主避障算法,算法以传统二维人工势场算法(APF)模型为基础,建立三维人工势场模型,以探测域的障碍存在判定和目标点分段方法,完成避障... 针对无人机在三维空间中的路径跟踪和自主避障问题,提出一种基于改进三维人工势场法的无人机路径跟踪自主避障算法,算法以传统二维人工势场算法(APF)模型为基础,建立三维人工势场模型,以探测域的障碍存在判定和目标点分段方法,完成避障与跟踪模式的模式切换机制,为提高无人机在应对复杂障碍的自主避障能力,首先通过改进引力势场和斥力势场,解决目标不可达和障碍大小自适应问题,然后基于飞行路线的震荡判定,通过设定牵引目标点,解决局部极小问题。改进算法实现对原算法的功能扩充。对上述算法进行仿真模拟,在面型,凹形及复杂障碍场景下都完成规避任务,验证改进算法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 自主避障 人工势场 路径跟踪
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改进APF-Informed-RRT*融合算法的无人机航迹规划 被引量:2
14
作者 盛春红 范珈铭 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期1-7,共7页
近几十年,渐近最优快速搜索随机树(RRT*)算法受到广泛关注。为了解决其收敛速度慢、生成路径代价高的问题,提出一种改进APF(Artificial Potential Field)-Informed-RRT*融合算法进行无人机航迹规划。该算法结合Informed采样策略,将随机... 近几十年,渐近最优快速搜索随机树(RRT*)算法受到广泛关注。为了解决其收敛速度慢、生成路径代价高的问题,提出一种改进APF(Artificial Potential Field)-Informed-RRT*融合算法进行无人机航迹规划。该算法结合Informed采样策略,将随机点约束在椭圆空间内,提高搜索效率。当新算法找到最近节点后,引入改进APF生成高质量的新节点。目标点及随机采样点对生长树的最近节点产生吸引力,障碍物对其产生排斥力,然后将合力方向作为随机树生长方向,解决局部最小值的问题,大大缩短了收敛时间。将该算法与RRT*,Informed-RRT*算法进行比较,结果表明了新算法的优越性和有效性。 展开更多
关键词 快速搜索随机树 Informed采样策略 人工势场 航迹规划
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基于运动预测与改进APF的无人机路径规划方法
15
作者 黄郑 谢彧颖 +2 位作者 张欣 王红星 刘威 《电子测量技术》 北大核心 2023年第24期103-111,共9页
动态路径规划是保障无人机在复杂干扰环境下飞行安全的关键要素。针对动态路径规划中存在的迭代次数高、收敛速度慢以及动态障碍物避障问题,提出了一种基于障碍物运动预测与改进APF的无人机动态路径规划方法。首先,针对动态障碍物,设计... 动态路径规划是保障无人机在复杂干扰环境下飞行安全的关键要素。针对动态路径规划中存在的迭代次数高、收敛速度慢以及动态障碍物避障问题,提出了一种基于障碍物运动预测与改进APF的无人机动态路径规划方法。首先,针对动态障碍物,设计了基于激光雷达的目标检测算法和基于卡尔曼滤波的运动预测算法估计动态障碍物信息,并提出速度方向相似性检测方法进行局部位置脱离决策。其次,针对静态障碍物,引入模拟退火法扰动当前状态,并结合基于目标点的邻域优化函数进行动态路径规划。仿真结果表明,本文算法在应对静态障碍物时可缩短69%动态避障时间,应对动态障碍物时可缩短了19.7%的避障距离与23.6%的任务耗时,提高了无人机任务执行的安全性和效率。 展开更多
关键词 路径规划 动态避障 运动预测 人工势场法 邻域优化函数
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改进A^(*)算法和人工势场法的路径规划 被引量:10
16
作者 余翔 姜陈 +1 位作者 段思睿 邓千锐 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期782-794,共13页
A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算... A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算法的流程进行改进,减少A^(*)算法的搜索节点,提高搜索效率。利用新A^(*)算法生成的最优节点作为APF算法的局部目标点,辅助机器人摆脱局部最优点;通过加入机器人和目标点的位置关系改进势场函数,修改斥力的增益,优化斥力的生成方向。在改进的基础上将两种算法融合提出一种新的算法,利用APF法的势场函数引导A^(*)算法的搜索。从路径长度、避障效果、迭代次数对改进算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进算法搜索效率高,实现避障的同时保证计算的路径最优。 展开更多
关键词 apf算法 A^(*)算法 路径规划 引力势场 斥力势场
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New multi-UAV formation keeping method based on improved artificial potential field
17
作者 Hanlin SHENG Jie ZHANG +4 位作者 Zongyuan YAN Bingxiong YIN Shengyi LIU Tingting Bai Daobo WANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期249-270,共22页
Formation keeping is important for multiple Unmanned Aerial Vehicles(multi-UAV)to fully play their roles in cooperative combats and improve their mission success rate.However,in practical applications,it is difficult ... Formation keeping is important for multiple Unmanned Aerial Vehicles(multi-UAV)to fully play their roles in cooperative combats and improve their mission success rate.However,in practical applications,it is difficult to achieve formation keeping precisely and obstacle avoidance autonomously at the same time.This paper proposes a joint control method based on robust H∞ controller and improved Artificial Potential Field(APF)method.Firstly,we build a formation flight model based on the “Leader-Follower”structure and design a robust H∞ controller with three channels X,Y and Z to eliminate dynamic uncertainties,so as to realize high-precision formation keeping.Secondly,to fulfill obstacle avoidance efficiently in complex situations where UAVs fly at high speed with high inertia,this paper comes up with the improved APF method with deformation factor considered.The judgment criterion is proposed and applied to ensure flight safety.In the end,the simulation results show that the designed controller is effective with the formation keeping a high accuracy and in the meantime,it enables UAVs to avoid obstacles autonomously and recover the formation rapidly when coming close to obstacles.Therefore,the method proposed here boasts good engineering application prospect. 展开更多
关键词 Formation flight artificial potential field(apf) MULTI-UAV Trajectory planning Flight control systems
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基于DAPF与EACO算法的无人机博弈策略
18
作者 严航 付兴建 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2023年第6期26-32,共7页
针对双方无人机之间的动态对抗博弈问题,提出了动态人工势场法(dynamic artificial potential field method,DAPF)和精英蚁群优化(elite ant colony optimization,EACO)算法相结合的求解方法。首先,采用动态人工势场法,以敌我双方无人... 针对双方无人机之间的动态对抗博弈问题,提出了动态人工势场法(dynamic artificial potential field method,DAPF)和精英蚁群优化(elite ant colony optimization,EACO)算法相结合的求解方法。首先,采用动态人工势场法,以敌我双方无人机作为博弈的局中人,构建双方无人机动态对抗博弈模型。其次,提出精英蚁群算法,计算双方博弈的纳什均衡策略。该算法引入对立学习和划分精英蚂蚁加快算法收敛速度,并引入遗传算法中的变异操作以避免局部最优值的问题。最后,仿真验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无人机 动态人工势场法 对抗博弈 精英蚁群算法
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基于改进人工势场算法的煤矿井下机器人路径规划 被引量:2
19
作者 薛光辉 王梓杰 +2 位作者 王一凡 李亚男 刘文海 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期6-13,共8页
路径规划是煤矿机器人在煤矿井下狭小巷道空间中应用亟待解决的关键技术之一。针对传统人工势场(APF)算法在狭小巷道环境中规划出的路径可能离巷道边界过近,以及在障碍物附近易出现目标不可达和路径振荡等问题,提出了一种基于改进APF算... 路径规划是煤矿机器人在煤矿井下狭小巷道空间中应用亟待解决的关键技术之一。针对传统人工势场(APF)算法在狭小巷道环境中规划出的路径可能离巷道边界过近,以及在障碍物附近易出现目标不可达和路径振荡等问题,提出了一种基于改进APF算法的煤矿机器人路径规划方法。参考《煤矿安全规程》有关规定建立了巷道两帮边界势场,将机器人行驶路径尽量规划在巷道中间,以提高机器人行驶安全性;在障碍物斥力势场中引入调节因子,以解决目标不可达问题;引入转角限制系数以平滑规划出的路径,减少振荡,提高规划效率,保证规划路径的安全性。仿真结果表明:当目标点离障碍物很近时,改进APF算法可成功规划出能够抵达目标点的路径;改进APF算法规划周期数较传统算法平均减少了14.48%,转向角度变化累计值平均减少了87.41%,曲率绝对值之和平均减少了78.09%,表明改进APF算法规划的路径更加平滑,路径长度更短,规划效率和安全性更高。 展开更多
关键词 煤矿机器人 路径规划 人工势场法 目标不可达 路径振荡 斥力势场修正 转角限制系数
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基于周边车辆轨迹预测的智能汽车路径规划
20
作者 黄晨 贾丁鹏 +1 位作者 孙晓强 许庆 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期753-762,共10页
为提高智能汽车在动态行车环境下的行驶安全和通行效率,研究了基于周边车辆轨迹预测的路径规划方法,并进行了仿真。提出了一种基于时空图卷积网络(STGCN)的周边车辆轨迹预测方法,通过STGCN对车辆历史轨迹进行编码,提取交通图的时空特征... 为提高智能汽车在动态行车环境下的行驶安全和通行效率,研究了基于周边车辆轨迹预测的路径规划方法,并进行了仿真。提出了一种基于时空图卷积网络(STGCN)的周边车辆轨迹预测方法,通过STGCN对车辆历史轨迹进行编码,提取交通图的时空特征,并结合长短时记忆网络实现周边车辆的轨迹预测。在此基础上,提出了一种基于改进人工势场(APF)的路径规划方法;建立了基于APF的行车危险评价模块;利用Frenet坐标描述驾驶危险度,通过目标障碍物和道路边界的势能分布及梯度下降法完成路径规划。结果表明:本算法的短时预测精度提高了3%,长时预测精度提高了1%;所得路径曲线的前轮转角不超过0.12 rad,曲率不超过0.1;因此,在确保有效避撞的前提下,保证了车辆行驶的舒适性和高效性。 展开更多
关键词 智能汽车 路径规划 轨迹预测 时空图卷积网络(STGCN) 人工势场(apf)
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