利用Matlab写出路径规划的A*二次规划代码

时间: 2023-08-06 17:02:58 浏览: 49
好的,以下是一个简单的A*二次规划代码的实现,使用Matlab语言: ```matlab function [path, cost] = Astar_QP(start, goal, obs, res) % start: 起点坐标 % goal: 终点坐标 % obs: 障碍物信息(包括障碍物位置和大小) % res: 地图分辨率(用于计算代价) % 初始化A*算法 open_list = [start; heuristic(start, goal)]; closed_list = []; parent = zeros(size(obs, 1), 1); g = zeros(size(obs, 1), 1); % 初始化二次规划器 Q = diag([1, 1]); f = zeros(2, 1); A = []; b = []; lb = [-inf; -inf]; ub = [inf; inf]; % 执行A*算法 while ~isempty(open_list) % 选择代价最小的节点 [~, idx] = min(open_list(:, 3)); current = open_list(idx, 1:2); % 到达终点 if isequal(current, goal) path = reconstruct_path(parent, current); cost = g(idx); return end % 从开启列表中移除当前节点 open_list(idx, :) = []; % 将当前节点加入关闭列表 closed_list(end+1, :) = [current, heuristic(current, goal)]; % 扩展当前节点 neighbors = get_neighbors(current, obs, res); for i = 1:size(neighbors, 1) neighbor = neighbors(i, :); % 如果邻居节点已经在关闭列表中,则跳过 if ismember(neighbor, closed_list(:, 1:2), 'rows') continue end % 计算邻居节点代价 g_new = g(idx) + norm(neighbor - current); % 如果邻居节点不在开启列表中,则加入 idx_new = find(ismember(open_list(:, 1:2), neighbor, 'rows'), 1); if isempty(idx_new) h_new = heuristic(neighbor, goal); open_list(end+1, :) = [neighbor, g_new+h_new]; idx_new = size(open_list, 1); elseif g_new >= g(idx_new) continue end % 更新邻居节点信息 parent(idx_new) = idx; g(idx_new) = g_new; % 更新二次规划器信息 Aeq = [1, 0; -1, 0; 0, 1; 0, -1]; beq = [neighbor(1); -neighbor(1)+obs(:, 1)-obs(:, 3)/2; neighbor(2); -neighbor(2)+obs(:, 2)-obs(:, 4)/2]; [x, cost, exitflag] = quadprog(Q, f, Aeq, beq, [], [], lb, ub); % 如果二次规划失败,则跳过 if exitflag ~= 1 continue end % 更新邻居节点代价 open_list(idx_new, 3) = g_new + cost; end end % 如果无法找到路径,则返回空 path = []; cost = Inf; end % 估价函数 function h = heuristic(current, goal) h = norm(current - goal); end % 获取邻居节点 function neighbors = get_neighbors(current, obs, res) d = res; x = current(1); y = current(2); neighbors = [x-d, y; x+d, y; x, y-d; x, y+d]; idx = neighbors(:, 1) < 0 | neighbors(:, 2) < 0 | neighbors(:, 1) > 100 | neighbors(:, 2) > 100; neighbors(idx, :) = []; for i = 1:size(obs, 1) idx = neighbors(:, 1) > obs(i, 1)-obs(i, 3)/2 & neighbors(:, 1) < obs(i, 1)+obs(i, 3)/2 & neighbors(:, 2) > obs(i, 2)-obs(i, 4)/2 & neighbors(:, 2) < obs(i, 2)+obs(i, 4)/2; neighbors(idx, :) = []; end end % 重构路径 function path = reconstruct_path(parent, current) path = current; while parent(current) ~= 0 current = parent(current); path = [current; path]; end end ``` 上述代码实现了一个简单的A*二次规划算法,用于路径规划。其中,`get_neighbors`函数用于获取邻居节点,`heuristic`函数用于计算估价函数,`reconstruct_path`函数用于重构路径。在主函数`Astar_QP`中,我们使用开启列表和关闭列表来实现A*算法,同时使用二次规划器计算路径代价。

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