生成用于ros中路径搜索的A*算法

时间: 2023-09-29 15:08:30 浏览: 37
以下是一个简单的A*算法实现,用于在ROS中进行路径搜索: ```python import rospy from nav_msgs.msg import OccupancyGrid from geometry_msgs.msg import PoseStamped from heapq import heappush, heappop class AStarPlanner: def __init__(self): self.map = None self.start = None self.goal = None def get_neighbors(self, x, y): neighbors = [] for dx in [-1, 0, 1]: for dy in [-1, 0, 1]: if dx == 0 and dy == 0: continue nx, ny = x + dx, y + dy if nx < 0 or nx >= self.map.info.width or ny < 0 or ny >= self.map.info.height: continue if self.map.data[ny * self.map.info.width + nx] != 0: continue neighbors.append((nx, ny)) return neighbors def get_cost(self, x1, y1, x2, y2): if x1 == x2 or y1 == y2: return 1.0 else: return 1.4 def heuristic(self, x, y): return abs(x - self.goal.x) + abs(y - self.goal.y) def plan(self): if self.map is None or self.start is None or self.goal is None: return None frontier = [(0.0, self.start.x, self.start.y)] came_from = {} cost_so_far = {} came_from[(self.start.x, self.start.y)] = None cost_so_far[(self.start.x, self.start.y)] = 0.0 while frontier: _, x, y = heappop(frontier) if x == self.goal.x and y == self.goal.y: break for nx, ny in self.get_neighbors(x, y): new_cost = cost_so_far[(x, y)] + self.get_cost(x, y, nx, ny) if (nx, ny) not in cost_so_far or new_cost < cost_so_far[(nx, ny)]: cost_so_far[(nx, ny)] = new_cost priority = new_cost + self.heuristic(nx, ny) heappush(frontier, (priority, nx, ny)) came_from[(nx, ny)] = (x, y) if (self.goal.x, self.goal.y) not in came_from: return None path = [] x, y = self.goal.x, self.goal.y while (x, y) != (self.start.x, self.start.y): path.append(PoseStamped(x=x, y=y)) x, y = came_from[(x, y)] path.append(PoseStamped(x=self.start.x, y=self.start.y)) path.reverse() return path def map_callback(self, msg): self.map = msg def start_callback(self, msg): self.start = msg.pose.position def goal_callback(self, msg): self.goal = msg.pose.position if __name__ == '__main__': rospy.init_node('astar_planner') planner = AStarPlanner() rospy.Subscriber('/map', OccupancyGrid, planner.map_callback) rospy.Subscriber('/start', PoseStamped, planner.start_callback) rospy.Subscriber('/goal', PoseStamped, planner.goal_callback) path_pub = rospy.Publisher('/path', PoseStamped, queue_size=10) rate = rospy.Rate(10) while not rospy.is_shutdown(): path = planner.plan() if path is not None: for pose in path: path_pub.publish(pose) rate.sleep() ``` 在这个实现中,我们使用了一个优先队列来保存当前的搜索状态。我们还使用了一个字典来记录每个状态的父状态和当前的代价。在搜索过程中,我们逐步从优先队列中弹出状态,并计算它的所有邻居的代价。如果一个邻居是新的或者它的代价更小,我们就将它加入到优先队列中,并记录它的父状态和代价。当我们找到终点时,我们可以通过回溯父状态来重建路径。最后,我们将路径发布到ROS话题中。 这个实现是一个简单的A*算法,可能需要根据具体的使用情况进行优化。例如,可以使用更高效的数据结构来保存状态和代价,或者使用更复杂的启发式函数来加速搜索。

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