一種障礙物環(huán)境中tsp避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能路徑規(guī)劃領(lǐng)域，尤其是涉及一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑 規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 旅行商問題的最早模型是18世紀(jì)歐拉研宄的騎士周游問題，就是尋找遍歷國(guó)際 象棋棋盤所有格子的方法。其一般性描述為：已知N個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的詳細(xì)坐標(biāo)信息，任務(wù)必須遍 歷所有目標(biāo)點(diǎn)q-次，最終返回起始點(diǎn)c i。求取任務(wù)遍歷次序R = (Cp c2,. . .，cN, cj，使其 便利路徑總長(zhǎng)度最短。
[0003] 最優(yōu)路徑目標(biāo)函數(shù)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括W下步驟： (1) 利用柵格法劃分環(huán)境地圖，設(shè)定柵格地圖的分辨率，障礙物柵格位置，要遍歷的所 有目標(biāo)點(diǎn)柵格； (2) 利用遺傳算法捜索得到每?jī)蓚€(gè)目標(biāo)柵格之間的最優(yōu)柵格路徑W及該路徑的最短距 離； (3) 采用上述最優(yōu)柵格路徑和距離代替目標(biāo)柵格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)之間的直線路徑和距 離，對(duì)所有目標(biāo)柵格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)采用經(jīng)典TSP問題路徑規(guī)劃的遺傳算法設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃， 得到有障礙物的柵格環(huán)境中TSP問題的最優(yōu)柵格路徑和最短距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于， 所述的每?jī)蓚€(gè)目標(biāo)柵格之間的最優(yōu)柵格路徑具體為： 有障礙物的柵格環(huán)境中的n個(gè)目標(biāo)柵格之間共有C"2個(gè)兩兩目標(biāo)柵格對(duì)，將每個(gè)目標(biāo)柵 格對(duì)應(yīng)的一個(gè)目標(biāo)柵格視為起點(diǎn)，另一目標(biāo)柵格為目標(biāo)點(diǎn)，則兩兩目標(biāo)柵格之間的路徑規(guī) 劃等效于G條已知起點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的柵格環(huán)境中最短路徑規(guī)劃問題。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于， 所述的采用上述最優(yōu)柵格路徑代替目標(biāo)柵格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)之間的直線路徑具體為： 經(jīng)典TSP問題中，任意兩個(gè)任務(wù)點(diǎn)Ci和CW之間通過直線連接，兩點(diǎn)的距離d(c。Cw) 就是利用坐標(biāo)的距離公式求出的距離
在多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的障礙物環(huán)境中，簡(jiǎn)單地套用W上公式計(jì)算任意兩點(diǎn)間的直線距離， 會(huì)跨越障礙物區(qū)域，從而產(chǎn)生無(wú)效路徑； 通過規(guī)劃出兩兩目標(biāo)點(diǎn)之間的最優(yōu)柵格路徑和最短距離，分別將其作為兩目標(biāo)點(diǎn)的固 定路徑和距離，解決了障礙物環(huán)境中TSP路徑規(guī)劃的避障問題。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于， 采用經(jīng)典TSP路徑規(guī)劃的遺傳算法設(shè)計(jì)，得出遍歷所有目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)遍歷次序，所有最優(yōu) 遍歷次序目標(biāo)點(diǎn)之間的最優(yōu)柵格路徑和最短距離的連接即是障礙物環(huán)境中TSP的整體最 優(yōu)路徑和總距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，其特征在于， 將兩兩目標(biāo)柵格間最優(yōu)路徑和最短距離代替對(duì)應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)間直線路徑和直線距離，在避開障 礙物的前提下進(jìn)行目標(biāo)柵格的遍歷路徑尋優(yōu)，很好地實(shí)現(xiàn)了避障和最優(yōu)路徑的兩大目標(biāo)， 得到了障礙物環(huán)境中TSP問題的最優(yōu)組合路徑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種障礙物環(huán)境中TSP避障最優(yōu)路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：(1)利用柵格法劃分環(huán)境地圖，設(shè)定柵格地圖的分辨率，障礙物柵格位置，要遍歷的所有目標(biāo)點(diǎn)柵格；(2)利用遺傳算法搜索得到每?jī)蓚€(gè)目標(biāo)柵格之間的最優(yōu)柵格路徑以及該路徑的最短距離；(3)采用上述最優(yōu)柵格路徑和距離代替目標(biāo)柵格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)之間的直線路徑和距離，對(duì)所有目標(biāo)柵格對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)采用經(jīng)典TSP問題路徑規(guī)劃的遺傳算法設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃，得到有障礙物的柵格環(huán)境中TSP問題的最優(yōu)柵格路徑和最短距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了實(shí)際工程應(yīng)用中存在障礙物約束下，遍歷多個(gè)任務(wù)點(diǎn)，以避障和最短路徑距離為目標(biāo)的遍歷次序最優(yōu)組合規(guī)劃難題。
【IPC分類】G06N3-12, G05B13-04
【公開號(hào)】CN104850011
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510267991
【發(fā)明人】呂學(xué)勤, 姜英杰, 葉建榮, 段利偉, 張心華
【申請(qǐng)人】上海電力學(xué)院
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日