生成 Matlab 的 A* 算法进行避障路径规划的示例代码

时间: 2023-09-09 21:04:22 浏览: 300
### 回答1: 以下是一个使用A*算法进行避障路径规划的MATLAB示例代码: ```matlab % 地图宽度和高度 width = 10; height = 10; % 创建障碍物地图,1表示障碍物,0表示可通过 map = zeros(width, height); map(3:7, 4) = 1; map(5, 3:8) = 1; map(9, 1:5) = 1; % 起点和终点 start = [1, 1]; goal = [10, 10]; % 生成A*算法对象 astar = robotics.AStar; % 设置A*算法对象的地图和起点终点 astar.Map = robotics.BinaryOccupancyGrid(map, 1); astar.Start = start; astar.End = goal; % 进行路径规划 path = findpath(astar); % 显示地图和路径 figure; show(astar.Map); hold on; plot(path(:,1), path(:,2), 'r', 'LineWidth', 2); title('A*算法路径规划'); ``` 在上述代码中,首先定义了一个地图,包含了一些障碍物。然后定义了起点和终点,并生成了一个A*算法对象。接着将地图和起点终点传入A*算法对象中,进行路径规划。最后在地图上显示路径。 ### 回答2: 下面是一个使用A*算法进行避障路径规划的示例代码: ```matlab % A*算法避障路径规划示例代码 % 地图尺寸 mapSize = [10, 10]; % 起点和终点坐标 startPos = [1, 1]; goalPos = [10, 10]; % 障碍物坐标 obstacles = [3, 4; 4, 4; 5, 4; 6, 4; 7, 4; 8, 4; 9, 4]; % 创建地图 map = zeros(mapSize); % 标记障碍物 for i = 1:size(obstacles, 1) obstaclePos = obstacles(i, :); map(obstaclePos(1), obstaclePos(2)) = 1; end % 定义节点类 classdef Node properties position parent gCost hCost fCost end methods function obj = Node(position, parent, gCost, hCost) obj.position = position; obj.parent = parent; obj.gCost = gCost; obj.hCost = hCost; obj.fCost = gCost + hCost; end end end % A*算法 function path = AStar(startPos, goalPos, map) % 生成起点和终点节点 startNode = Node(startPos, [], 0, heuristic(startPos, goalPos)); goalNode = Node(goalPos, [], 0, 0); % 初始化开启列表和闭合列表 openList = [startNode]; closedList = []; % 开始遍历 while ~isempty(openList) % 选取开启列表中最小fCost的节点 currentNode = openList(1); currentIndex = 1; for i = 1:length(openList) if openList(i).fCost < currentNode.fCost currentNode = openList(i); currentIndex = i; end end % 将当前节点从开启列表移至闭合列表 openList(currentIndex) = []; closedList = [closedList, currentNode]; % 到达终点 if isequal(currentNode.position, goalNode.position) path = []; node = currentNode; while ~isempty(node.parent) path = [node.position; path]; node = node.parent; end return; end % 寻找当前节点相邻的可行节点 adjacentNodes = []; for dx = -1:1 for dy = -1:1 if dx ~= 0 || dy ~= 0 neighborPos = currentNode.position + [dx, dy]; if all(neighborPos >= 1) && all(neighborPos <= mapSize) && ~map(neighborPos(1), neighborPos(2)) adjacentNodes = [adjacentNodes, Node(neighborPos, currentNode, currentNode.gCost + 1, heuristic(neighborPos, goalPos))]; end end end end % 更新相邻节点的gCost、hCost和fCost for i = 1:length(adjacentNodes) node = adjacentNodes(i); % 如果节点已在闭合列表中,则跳过 if any(isequal(node.position, closedList.position)) continue; end % 计算新的gCost和fCost newGCost = currentNode.gCost + 1; if ~any(isequal(node.position, openList.position)) || newGCost < node.gCost node.gCost = newGCost; node.fCost = node.gCost + node.hCost; node.parent = currentNode; if ~any(isequal(node.position, openList.position)) openList = [openList, node]; end end end end % 无法找到路径 path = []; end % 启发式函数(使用曼哈顿距离) function h = heuristic(pos, goalPos) h = abs(pos(1) - goalPos(1)) + abs(pos(2) - goalPos(2)); end % 运行A*算法 path = AStar(startPos, goalPos, map); % 绘制地图和路径 figure; image(map' + 1); colormap([1, 1, 1; 0, 0, 0]); hold on; plot(startPos(2), startPos(1), 'go', 'MarkerSize', 10); plot(goalPos(2), goalPos(1), 'ro', 'MarkerSize', 10); if ~isempty(path) plot(path(:, 2), path(:, 1), 'b', 'LineWidth', 2); end hold off; ``` 此示例代码使用A*算法实现了一个简单的避障路径规划。首先定义了节点类,然后实现了A*算法函数。使用曼哈顿距离作为启发式函数来估计节点到目标节点的距离。最后,绘制了地图和路径,绿色点表示起点,红色点表示终点,蓝色线表示找到的路径。 ### 回答3: A*算法是一种常用于寻找最短路径的算法,可以应用于避障路径规划。下面是一个使用MATLAB实现A*算法进行路径规划的示例代码: ```matlab % 定义地图和启发函数 map = [0, 0, 1, 0, 0, 0; 0, 0, 1, 0, 0, 0; 0, 0, 0, 0, 1, 0; 0, 0, 1, 1, 1, 0; 0, 0, 0, 0, 1, 0; 0, 0, 0, 0, 0, 0]; heuristic = @(pos, goal) norm(pos - goal); % 定义起点和终点 start = [1, 1]; goal = [6, 6]; % 初始化开放列表和关闭列表 openList = []; closeList = []; % 设置起点的代价g和启发函数值f start.g = 0; start.f = start.g + heuristic(start, goal); % 将起点加入开放列表 openList = [openList, start]; % 开始A*算法 while ~isempty(openList) % 寻找开放列表中f值最小的节点 [~, index] = min([openList.f]); currentNode = openList(index); % 如果当前节点为终点,路径搜索结束 if currentNode(1) == goal(1) && currentNode(2) == goal(2) break; end % 将当前节点加入关闭列表 closeList = [closeList, currentNode]; % 从开放列表中移除当前节点 openList(index) = []; % 遍历当前节点的相邻节点 for i = -1:1 for j = -1:1 % 忽略对角线方向 if i == 0 && j == 0 || i ~= 0 && j ~= 0 continue; end % 计算相邻节点的坐标 neighbor = [currentNode(1) + i, currentNode(2) + j]; % 如果相邻节点在地图范围内且未被访问过 if neighbor(1) >= 1 && neighbor(1) <= size(map, 1) && ... neighbor(2) >= 1 && neighbor(2) <= size(map, 2) && ... ~any([closeList.x] == neighbor(1) & [closeList.y] == neighbor(2)) && ... map(neighbor(1), neighbor(2)) == 0 % 计算相邻节点的代价g和启发函数值f neighbor.g = currentNode.g + 1; neighbor.f = neighbor.g + heuristic(neighbor, goal); % 如果相邻节点已经在开放列表中,更新其代价和启发函数值 index = find([openList.x] == neighbor(1) & [openList.y] == neighbor(2)); if ~isempty(index) && neighbor.g < openList(index).g openList(index).g = neighbor.g; openList(index).f = neighbor.f; end % 如果相邻节点不在开放列表中,将其添加进去 if isempty(index) openList = [openList, neighbor]; end end end end end % 从终点开始回溯路径 path = []; currentNode = goal; while ~isempty(currentNode.parent) path = [currentNode; path]; currentNode = currentNode.parent; end path = [start; path]; % 可视化路径 figure; imagesc(map); colormap(flipud(gray)); hold on; plot(path(:, 2), path(:, 1), 'r', 'LineWidth', 2); axis equal; ```
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