避障路径规划算法MATLAB

时间: 2023-07-11 10:42:06 浏览: 124
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避障算法:螺旋避障、弓字避障; 最短路径算法:A*,蚁群算法,Dijkstra MATLAB,可运行。

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MATLAB是一种常用的科学计算软件,也可以用来实现避障路径规划算法。下面介绍两种常见的避障路径规划算法的MATLAB实现方法: 1. A*算法: A*算法是一种基于启发式搜索的路径规划算法,可以在有障碍物的环境中规划出一条最优路径。实现A*算法的MATLAB代码如下: ``` function [path, cost] = Astar(start, goal, obstacles) % start: 起点坐标 % goal: 终点坐标 % obstacles: 障碍物坐标 % 初始化起点和终点节点 start_node = Node(start, 0, 0, 0, 0); goal_node = Node(goal, 0, 0, 0, 0); % 初始化开放列表和关闭列表 open_list = [start_node]; close_list = []; while ~isempty(open_list) % 找到f值最小的节点 current_node = open_list(1); current_index = 1; for i = 1:length(open_list) if open_list(i).f < current_node.f current_node = open_list(i); current_index = i; end end % 将当前节点加入关闭列表,并从开放列表中删除 open_list(current_index) = []; close_list = [close_list, current_node]; % 到达终点 if current_node.position == goal_node.position path = []; cost = current_node.g; while current_node.parent ~= 0 path = [current_node.position, path]; current_node = current_node.parent; end path = [start, path]; return end % 扩展当前节点 children = []; for i = -1:1 for j = -1:1 if i == 0 && j == 0 continue end node_position = [current_node.position(1)+i, current_node.position(2)+j]; if node_position(1) > size(obstacles, 1) || node_position(1) < 1 || node_position(2) > size(obstacles, 2) || node_position(2) < 1 continue end if sum(ismember(obstacles, node_position, 'rows')) == 1 continue end new_node = Node(node_position, current_node.g+1, heuristic(node_position, goal_node.position), current_node, 0); children = [children, new_node]; end end % 对于每个子节点 for i = 1:length(children) % 如果在关闭列表中 if ~isempty(find(ismember(close_list, children(i), 'rows'), 1)) continue end % 计算子节点的f、g、h值 children(i).g = current_node.g + 1; children(i).h = heuristic(children(i).position, goal_node.position); children(i).f = children(i).g + children(i).h; % 如果在开放列表中 index = find(ismember(open_list, children(i), 'rows')); if ~isempty(index) % 如果新的f值更小 if children(i).f < open_list(index).f % 更新该节点 open_list(index) = children(i); end else % 如果不在开放列表中,将该节点加入开放列表 open_list = [open_list, children(i)]; end end end end function h = heuristic(position, goal_position) % 启发函数:曼哈顿距离 h = abs(position(1)-goal_position(1)) + abs(position(2)-goal_position(2)); end classdef Node % 节点类 properties position % 坐标 g % 到起点的距离 h % 启发函数的值 f % f = g + h parent % 父节点 end methods function obj = Node(position, g, h, parent, f) obj.position = position; obj.g = g; obj.h = h; obj.parent = parent; obj.f = f; end end end ``` 2. DWA算法: DWA算法是一种基于动态窗口的路径规划算法,可以在实时环境中规划出一条安全的路径。实现DWA算法的MATLAB代码如下: ``` function [v, w] = DWA(x, goal, obstacles) % x: 当前状态 % goal: 终点坐标 % obstacles: 障碍物坐标 % 设定参数 v_max = 0.5; % 最大速度 v_min = -0.5; % 最小速度 w_max = pi/4; % 最大角速度 w_min = -pi/4; % 最小角速度 v_res = 0.05; % 速度分辨率 w_res = pi/16; % 角速度分辨率 dt = 0.1; % 时间间隔 predict_time = 1; % 预测时间 obstacle_radius = 0.2; % 障碍物半径 goal_radius = 0.2; % 终点半径 % 计算速度空间 v_space = [v_min:v_res:v_max]; w_space = [w_min:w_res:w_max]; % 初始化最优速度和角速度 v_best = 0; w_best = 0; % 初始化最小代价 cost_best = inf; % 对于每个速度和角速度 for i = 1:length(v_space) for j = 1:length(w_space) % 计算状态变化 x_next = motion(x, v_space(i), w_space(j), dt, predict_time); % 计算代价 cost = cost_function(x_next, goal, obstacles, obstacle_radius, goal_radius); % 如果代价更小 if cost < cost_best % 更新最优速度和角速度 v_best = v_space(i); w_best = w_space(j); % 更新最小代价 cost_best = cost; end end end % 返回最优速度和角速度 v = v_best; w = w_best; end function x_next = motion(x, v, w, dt, predict_time) % 状态更新 x_next = x; for t = 0:dt:predict_time x_next(3) = x_next(3) + w*dt; x_next(1) = x_next(1) + v*cos(x_next(3))*dt; x_next(2) = x_next(2) + v*sin(x_next(3))*dt; end end function cost = cost_function(x, goal, obstacles, obstacle_radius, goal_radius) % 计算代价 cost_distance = norm(x(1:2)-goal) / max(abs([x(1:2); goal])) * 100; cost_collision = 0; for i = 1:size(obstacles, 1) if norm(x(1:2)-obstacles(i,:)) < obstacle_radius cost_collision = inf; break end end if norm(x(1:2)-goal) < goal_radius cost_goal = 0; else cost_goal = inf; end cost = cost_distance + cost_collision + cost_goal; end ``` 以上代码仅作为参考,具体实现还需要根据具体情况进行调整和完善。
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