拓扑信息引导的时空状态图搜索算法研究OA

路径规划旨在给定的环境中,为移动对象找到一条从起点到目标点的最优或可行路径。现有的路径规划方法在地下空间中环境信息构建、可行路径搜索、障碍碰撞风险等方面存在不足,导致路径规划结果缺乏泛化性、高效性以及运动可行安全性。提出了一种基于拓扑信息引导的时空状态图搜索(TG-SGS)算法。设计基于广义维诺图的拓扑引导路径生成机制,充分利用了环境中可行空间的连通信息,得到一条先验路径,避免了盲目搜索;基于非完整运动学约束,通过生成连接两个状态的运动基元,进行增量式时空状态节点扩展,实现节点的变步长生长,并结合虚拟通道限制节点扩展及Reeds-Shepp曲线加速连接策略提升算法效率,有效改善了路径冗余搜索问题;设计了一种可以评估碰撞风险的维诺势场函数,平衡了避障行为与路径优化的优先级,进一步提高了路径的安全性。实验结果表明,提出的算法TG-SGS在简单环境、迷宫环境、实际室内环境中均优于主流路径规划方法,有效提升了路径规划效率和质量。