基于动态自适应节点拓展策略的Hybrid A*算法研究
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沈阳航空航天大学自动化学院

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中图分类号:

TP242.6

基金项目:

JYTMS20230277 辽宁省教育厅科学基金;52174366 国家自然科学基金面上项目;LJKZZ20220028 辽宁省教育厅科学基金


Research on Hybrid A* Algorithm Based on Dynamic Adaptive Node Expansion Strategy
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    摘要:

    针对传统Hybrid A*算法搜索节点数量多、规划速度慢的问题,提出一种基于障碍物分布情况自适应调整节点拓展策略的改进Hybrid A*算法。该算法在设置的环形搜索区域内评估是否存在障碍物,若无障碍物,则引入当前节点与目标点之间的角度偏差,基于一种目标导向策略执行路径规划任务;反之,当检测到障碍物时,则依据障碍物分布结构,自适应计算动态节点拓展步长,以代替原始算法中固定步长的设定。且为了提高路径的平滑度,提出一种节点间一致性判断函数,用于识别并删除相似节点。实验结果表明,改进Hybrid A*算法不仅适用于多种复杂障碍物地形,且相比原始算法在路径长度上平均缩短了6.52%、拓展节点个数平均减少了86.21%、路径拐点数量平均减少了20.06%,显著提升了算法的规划效率及路径的平滑性。

    Abstract:

    To address the issues of a large number of search nodes and slow planning speed in the traditional Hybrid A* algorithm, an improved Hybrid A* algorithm is proposed that adaptively adjusts the node expansion strategy based on obstacle distribution. Within a predefined annular search area, the algorithm evaluates the presence of obstacles. If no obstacles are detected, it introduces the angular deviation between the current node and the goal, executing path planning tasks using a goal-oriented strategy. Conversely, upon detecting obstacles, the algorithm dynamically calculates the node expansion step size according to the obstacle distribution structure, replacing the fixed step size in the original algorithm. Additionally, to enhance the smoothness of the path, a consistency judgment function among nodes is introduced to identify and remove similar nodes. Experimental results show that the improved Hybrid A* algorithm not only adapts to various complex obstacle terrains but also, compared to the original algor

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  • 收稿日期:2024-11-15
  • 最后修改日期:2024-11-28
  • 录用日期:2024-12-02
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