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1西京学院,陕西西安,710123;
2国网克州供电公司,新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿图什市,845350;
摘要:针对传统A*算法在处理复杂低空环境无人机路径规划时存在的扩展节点冗余、路径转角频繁及未考虑定位不确定性等问题,提出一种动态自适应A*三维路径规划方法。首先以三维高程图建模城市环境,将所有空间按照高度切片并栅格化;然后在节点扩展规则中引入随障碍物密度而变更的角度约束,同时在代价函数中融合了障碍物密度成本和基于估计位置不确定性(EPU)的导航性能成本;最后沿全局路径生成三维安全飞行走廊。仿真结果表明,所提方法扩展节点数最多减少70.51%,运行时间最多缩短74.35%,典型场景总转角由270°降至90°,可兼顾搜索效率、平滑路径与安全飞行。
关键词:无人机;三维路径规划;A*算法;动态角度约束;安全飞行走廊
参考文献
[1] Hart P E, Nilsson N J, Raphael B. A formal basis for the heuristic determination of minimum cost paths[J]. IEEE Transactions on Systems Science and Cybernetics, 1968, 4(2): 100-107.
[2] 唐嘉宁, 彭志祥. 基于改进A*算法的无人机路径规划研究[J]. 电子测量技术, 2023, 46(8): 99-104.
[3] 邵新峰, 赵鑫宇, 王芯珧. 基于改进A*算法的无人机路径规划研究[J]. 应用数学进展, 2025, 14(7): 13-23.
[4] 刘宇庭, 郭世杰, 唐术锋, 等. 改进A*与ROA-DWA融合的机器人路径规划[J]. 浙江大学学报(工学版), 2024, 58(2): 360-369.
[5] 张志文, 张鹏, 毛虎平, 等. 改进A*算法的机器人路径规划研究[J]. 电光与控制, 2021, 28(4): 21-25.
[6] Liu S, Watterson M, Mohta K, et al. Planning dynamically feasible trajectories for quadrotors using safe flight corridors in 3-D complex environments[J]. IEEE Robotics and Automation Letters, 2017, 2(3): 1688-1695.
[7] Ren Y, Zhu F, Liu W, et al. Bubble planner: planning high-speed smooth quadrotor trajectories using receding corridors[C]//2022 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Kyoto: IEEE, 2022: 6332-6339.
[8] Wang Z, Zou F, Ma Z, et al. Flight corridor construction method for fixed-wing UAV obstacle avoidance[C]//Proceedings of 2022 International Conference on Autonomous Unmanned Systems (ICAUS 2022), LNEE vol 1010. Singapore: Springer, 2023.
[9] International Civil Aviation Organization. Performance-based navigation (PBN) manual: Doc 9613[S]. 4th ed. Montreal: ICAO, 2013.