MATLAB 实现 RRT 算法并对路径进行平滑处理的示例代码,同时将最终路径输出为一张图片

时间: 2024-03-21 11:43:10 浏览: 28
以下是一个简单的 MATLAB 实现 RRT 算法并对路径进行平滑处理的示例代码,同时将最终路径输出为一张图片: ```matlab clear all; close all; clc; % 定义起点和终点 start_point = [0,0]; goal_point = [10,10]; % 定义搜索区域的边界 x_min = -2; x_max = 12; y_min = -2; y_max = 12; % 定义搜索区域中的障碍物 obstacle = [4,4,2,2; 6,6,2,2]; % 定义 RRT 算法的参数 max_iter = 1000; step_size = 0.5; goal_radius = 0.5; % 初始化 RRT 树 rrt_tree.vertices = start_point; rrt_tree.edges = []; % 进行 RRT 算法的迭代 for i = 1:max_iter % 随机采样一个点 if rand < 0.5 sample_point = [rand*(x_max-x_min)+x_min, rand*(y_max-y_min)+y_min]; else sample_point = goal_point; end % 寻找 RRT 树中距离采样点最近的节点 nearest_node = rrt_tree.vertices(1,:); min_distance = norm(sample_point - nearest_node); for j = 2:size(rrt_tree.vertices,1) distance = norm(sample_point - rrt_tree.vertices(j,:)); if distance < min_distance nearest_node = rrt_tree.vertices(j,:); min_distance = distance; end end % 计算从最近节点到采样点的方向和距离 direction = (sample_point - nearest_node) / min_distance; new_point = nearest_node + step_size * direction; % 检查新节点是否与障碍物相交 collision_flag = false; for j = 1:size(obstacle,1) if norm(new_point - obstacle(j,1:2)) < obstacle(j,3) collision_flag = true; break; end end % 如果新节点没有与障碍物相交,则将其添加到 RRT 树中 if ~collision_flag rrt_tree.vertices = [rrt_tree.vertices; new_point]; rrt_tree.edges = [rrt_tree.edges; size(rrt_tree.vertices,1)-1, find(all(bsxfun(@eq,rrt_tree.vertices,new_point),2))]; % 如果新节点距离终点小于等于 goal_radius,则算法结束 if norm(new_point - goal_point) <= goal_radius rrt_tree.vertices = [rrt_tree.vertices; goal_point]; rrt_tree.edges = [rrt_tree.edges; size(rrt_tree.vertices,1)-1, size(rrt_tree.vertices,1)]; break; end end end % 对 RRT 树进行路径搜索 path = []; current_node = size(rrt_tree.vertices,1); while current_node ~= 1 parent_node = rrt_tree.edges(find(rrt_tree.edges(:,2)==current_node),1); path = [rrt_tree.vertices(current_node,:); path]; current_node = parent_node; end path = [start_point; path]; % 对路径进行平滑处理 smooth_path = path; change_flag = true; while change_flag change_flag = false; for i = 2:size(smooth_path,1)-1 for j = i+1:size(smooth_path,1) if ~collision_check(smooth_path(i,:),smooth_path(j,:),obstacle) new_path = [smooth_path(1:i-1,:); smooth_path(i,:); smooth_path(j,:); smooth_path(j+1:end,:)]; smooth_path = new_path; change_flag = true; end end end end % 绘制搜索区域和障碍物 figure; hold on; axis([x_min x_max y_min y_max]); rectangle('Position',[obstacle(1,1) obstacle(1,2) obstacle(1,3)*2 obstacle(1,4)*2],'Curvature',[1 1],'FaceColor','r'); rectangle('Position',[obstacle(2,1) obstacle(2,2) obstacle(2,3)*2 obstacle(2,4)*2],'Curvature',[1 1],'FaceColor','r'); % 绘制 RRT 树 for i = 1:size(rrt_tree.edges,1) x1 = rrt_tree.vertices(rrt_tree.edges(i,1),1); y1 = rrt_tree.vertices(rrt_tree.edges(i,1),2); x2 = rrt_tree.vertices(rrt_tree.edges(i,2),1); y2 = rrt_tree.vertices(rrt_tree.edges(i,2),2); plot([x1 x2],[y1 y2],'k-'); end % 绘制路径和平滑后的路径 plot(path(:,1),path(:,2),'b-','linewidth',2); plot(smooth_path(:,1),smooth_path(:,2),'g-','linewidth',2); % 输出最终路径为一张图片 saveas(gcf,'path.png'); ``` 其中,`collision_check` 函数用于检查两个点之间是否与障碍物相交: ```matlab function flag = collision_check(point1,point2,obstacle) flag = false; for i = 1:size(obstacle,1) center = obstacle(i,1:2); radius = obstacle(i,3); if norm(point2-point1) < norm(point2-center) || norm(point1-point2) < norm(point1-center) continue; end v1 = point2 - point1; v2 = center - point1; if norm(v2 - dot(v1,v2)/norm(v1)^2*v1) < radius flag = true; break; end end end ``` 运行代码后,将会在当前目录下生成一张名为 `path.png` 的图片,显示搜索区域、障碍物、RRT 树、路径和平滑后的路径。

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