為提高月球巡航車自主探測(cè)時(shí)的安全,提出一種基于概率路線圖（Probabilistic Roadmap,PRM）的改進(jìn)路徑規(guī)劃算法.該算法基于距離變換地圖,改善PRM算法的采樣方式,控制采樣點(diǎn)遠(yuǎn)離障礙物,使規(guī)劃的路徑遠(yuǎn)離障礙物,避免緊貼障礙物前進(jìn)的危險(xiǎn)情況,提高了月球巡航車自主探測(cè)過程中的安全程度.為評(píng)估路徑的安全性,提出安全警戒系數(shù)和最小安全警戒系數(shù)兩個(gè)安全指標(biāo),并在月球表面仿真環(huán)境下對(duì)A*,PRM和改進(jìn)的PRM算法生成的路徑進(jìn)行安全評(píng)估.結(jié)果表明改進(jìn)的PRM算法相較于A*算法,安全警戒系數(shù)和最小安全警戒系數(shù)分別提升了2.20 m,1.00 m;相較于PRM算法,安全警戒系數(shù)和最小安全警戒系數(shù)分別提升了1.68 m,1.00 m.改進(jìn)的PRM算法不局限于月球巡航車的路徑規(guī)劃,還可以應(yīng)用于對(duì)路徑安全性要求較高的探索機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車. 

【文章來源】：空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2020,46(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

概率路線圖

改進(jìn)PRM算法的采樣方式如算法2所示:采樣算法輸入為柵格地圖map，距離變換地圖dmap，采樣點(diǎn)數(shù)量k和采樣系數(shù)t．為了生成一個(gè)遠(yuǎn)離障礙物的采樣點(diǎn)pmax，首先在柵格地圖map中進(jìn)行多次隨機(jī)采樣，剔除落在障礙物上的掃描點(diǎn)后，得到t個(gè)采樣點(diǎn)ps;然后在距離變換地圖dmap中獲得t個(gè)采樣點(diǎn)ps中距離障礙物的距離，并選取距離障礙物最遠(yuǎn)的采樣點(diǎn)作為最終的采樣點(diǎn)pmax,t值越大，采樣點(diǎn)pmax遠(yuǎn)離障礙物的概率越大．將上述方法進(jìn)行k次，得到k個(gè)遠(yuǎn)離障礙物的采樣點(diǎn)pmax，將k個(gè)pmax組成點(diǎn)集V，然后將其輸出．

撞擊坑是指布滿月球表面的環(huán)形凹坑構(gòu)造，包括撞擊坑環(huán)形山、輻射紋以及與撞擊坑有關(guān)的隆起構(gòu)造，撞擊坑主要由坑底、坑唇組成．經(jīng)過簡(jiǎn)化處理的撞擊坑模型如圖3(a)所示．采用雙拋物線擬合并繞z軸旋轉(zhuǎn)來構(gòu)造月球坑模型．坑底部分采用公式(1)計(jì)算，坑唇部分模型采用式(2)計(jì)算．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]行星表面障礙檢測(cè)與地形相關(guān)導(dǎo)航方法研究[D]. 李國(guó)慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]月球表面地形數(shù)據(jù)分析及仿真研究[D]. 張玥.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3094164