三维地形图A星无人机路径规划

三维地形图A星无人机路径规划可以采用类似于二维A*算法的思路，只不过需要在计算节点的代价函数时考虑三维空间中的高度变化。以下是实现三维地形图A*无人机路径规划的MATLAB代码。

clc;
clear all;
close all;

% 读取DEM数据
[Z, R] = arcgridread('dem.asc');
x = R(3,1):R(2):R(3,1)+size(Z,2)*R(2)-R(2); % x坐标
y = R(3,2):-R(1):R(3,2)-size(Z,1)*R(1)+R(1); % y坐标
z = Z'; % z坐标
Map = z>0; % 地图中的障碍物为高度小于等于0的区域

% 起点和终点
start=[1500 3000 200]; % 起点坐标
goal=[4500 6000 800]; % 终点坐标

% 启发函数
heuristic = @(p1,p2) sqrt((p1(1)-p2(1))^2+(p1(2)-p2(2))^2+(p1(3)-p2(3))^2);

[Row,Col,Hei]=size(Map); % 地图的行、列、高
startNode=Node(start,[],0,heuristic(start,goal)); % 起点
goalNode=Node(goal,[],0,0); % 终点
openList=startNode; % 开放列表
closeList=[]; % 封闭列表
current=startNode; % 当前节点

while ~isempty(openList)
    [~, minIndex] = min([openList.f]); % f值最小的节点
    current = openList(minIndex); % 当前节点
    if isequal(current.p,goalNode.p) % 到达终点
        path=[];
        while ~isempty(current.p)
            path=[current.p;path];
            current=current.parent;
        end
        path=[start;path;goal];
        break
    end
    index=1;
    for k=-1:1
        for j=-1:1
            for i=-1:1
                if (k~=0 || j~=0 || i~=0) && (current.p(1)+i>=1 && current.p(1)+i<=Row && current.p(2)+j>=1 && current.p(2)+j<=Col && current.p(3)+k>=1 && current.p(3)+k<=Hei)
                    neighbor=Node([current.p(1)+i,current.p(2)+j,current.p(3)+k],current,current.g+1,heuristic([current.p(1)+i,current.p(2)+j,current.p(3)+k],goalNode)); % 计算邻居节点的代价函数
                    if Map(neighbor.p(1),neighbor.p(2),neighbor.p(3))==0 && ~ismember(neighbor,closeList) % 不是障碍物且不在封闭列表中
                        if ~ismember(neighbor,openList) % 不在开放列表中
                            neighbor.f=neighbor.g+neighbor.h; % f值
                            openList=[openList neighbor]; % 加入开放列表
                        else % 在开放列表中
                            [oldNode, index]=ismember(neighbor,openList);
                            if neighbor.g<oldNode.g % 更新f值
                                neighbor.f=neighbor.g+neighbor.h;
                                openList(index)=neighbor;
                            end
                        end
                    end
                end
            end
        end
    end
    closeList=[closeList current]; % 当前节点加入封闭列表
    openList(index)=[]; % 当前节点从开放列表中删除
end

% 绘制路径
figure(1);
surf(x,y,z,'EdgeColor','none');
colormap(gray);
hold on;
for i=1:size(path,1)-1
    plot3([path(i,1) path(i+1,1)],[path(i,2) path(i+1,2)],[path(i,3) path(i+1,3)],'r','LineWidth',2);
end
axis equal;
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

其中，Node类和启发函数与二维A*算法相同，代价函数在计算邻居节点时需要考虑三维空间中的高度变化。