基于改进RRT*算法的移动机器人路径规划

为解决渐进最优快速扩展随机树(RRT~*)算法在特殊环境下(如狭窄通道)路径规划存在的内存占用多、规划效率低等问题,提出了一种基于目标约束采样和目标偏置扩展的改进RRT~*算法.首先,在采样上引入目标偏置策略,并对每次采样进行位置约束,使采样的目标导向性更强.然后,在新点扩展上摒弃了已有算法单纯朝着采样点扩展的思路,通过给采样点和目标点分配不同权重,使得每一次扩展同时由采样点和目标点共同决定,进而加快搜索速度.接着,采用三次B样条曲线对搜索到的路径进行平滑处理,以保证路径的可行性.最后,分别基于Matlab和V-REP平台对RRT~*算法和改进RRT~*算法进行了2D和3D的对比实验,实验结果验证了改进RRT~*算法的优越性和有效性.     

复杂环境下六自由度机械臂路径规划的Biased-RRT修正算法

为解决复杂环境下六自由度机械臂的路径规划问题,提出一种基于采样规则目标导向设计、父节点重选的修正算法。该算法在原目标偏置策略的基础上对随机采样点的选取规则进行重新设定,以引导算法搜索树在尽可能向目标区域扩展的同时有效避开复杂障碍物。在节点扩展方面,依据新节点距离目标点的远近采用变步长扩展方式,即在距离远时选用大步长,加快搜索树扩展;进入目标区域后选用小步长,防止节点扩展陷入局部死循环。在路径优化方面,所提算法通过引入基于路径代价最小的重选父节点操作及多余路径节点剔除操作,来使规划出的路径相对优化。最后,利用三次样条插值技术为机械臂各关节规划出一条光滑、连续且无障的运动曲线。仿真结果表明,所提算法可有效缩短路径规划时间、减少路径长度,较好地完成了复杂环境下六自由度机械臂的预期路径规划任务。     

基于改进RRT*FN的移动机器人路径规划算法

针对复杂环境下移动机器人的全局最优路径规划,提出一种基于目标偏置扩展和贝塞尔(Bezier)插值方法的改进RRT*FN路径规划算法.改进算法在未找到初始路径时采用一定概率进行随机点的目标偏置选择,确定初始路径后使用启发式采样方法,使随机采样点围绕初始路径进行迭代选择,提高路径规划的导向性.当改进算法还未找到初始路径时,删除树中远离目标点并且没有子节点的节点;当改进算法找到初始路径时,删除树中远离最优路径且没有子节点的节点,保留高性能节点,提高算法收敛到最优路径的效率.利用贝塞尔(Bezier)插值方法平滑路径.在MATLAB仿真平台和ROS机器人仿真平台分别进行2D和3D的对比实验,结果验证了所提算法的有效性和优越性.     

单个锚节点的路径规划机制及定位方法研究

为使锚节点在定位中距离待定位节点更近,从而更精确定位,提出单个锚节点的禁忌搜索与分簇相结合的路径规划机制.该机制充分利用待定位节点的分簇信息,优先将簇头点作为锚节点移动的目标点.针对单个锚节点在路径规划机制下的移动,提出利用RSSI测距与AOA角度定位相结合的定位方法.仿真结果表明:与禁忌搜索路径规划机制相比,该机制可以使待定位节点与距其最近的信标点的距离更短;与质心定位算法和DV-HOP定位算法相比,本文方法的定位精度和定位时间都有很大提高.     

基于多优化快速扩展随机树算法的足球机器人路径规划

研究RoboCup比赛未知环境中足球机器人的路径规划问题。提出一种多优化设计快速扩展随机树(rapidly exploring random tree,RRT)的足球机器人路径规划算法,解决了足球机器人在路径规划中存在的速度慢、效果差的问题。依据基本RRT算法原理,针对其随机性强、收敛速度慢以及路径平滑效果差的缺点,提出了随机采样点处增加引力分量、多步扩展逼近目标点以及冗余节点的剪裁与路径平滑等优化方式。在不同障碍物地图中的仿真实验表明,优化的规划路径长度比基本快速扩展随机树算法所得路径缩短约20%～30%,采样点数量减少45%～65%。最终将优化算法移植到SimRobot仿真平台,结果表明多优化设计RRT算法在未知环境中具备良好的实时性和鲁棒性,能够满足机器人在赛场上的路径规划要求。     

基于打破对称性的快速寻路算法

基于Java实现了跳点搜索算法,给出了算法实现的过程.实验结果表明:跳点搜索算法找到了一条从起始节点到目标节点的最优路径,且能够有效地识别和消除网格地图上的路径对称性,大幅度减少了节点扩展的数量.对比A*、宽度优先搜索、最佳优先搜索和Dijkstra可知,在所求解的路径长度一致的情况下,跳点搜索在平均搜索时间上显著快于其他算法.因此,跳点搜索是快速、高效的.     

动态步长BI-RRT的无人机航迹规划算法

为解决传统RRT算法收敛速度慢、生成的航径距离过长等问题,提出动态步长BI-RRT算法。首先,采用引向目标的采样策略对空间进行探索以得到采样点,利用动态步长策略确定该采样点的增长步长以确定新节点;之后,通过树枝裁剪策略对新节点进行调整,当探索到目标节点时,算法返回初始航迹,对于初始航迹,应用贪心算法对航迹点进行筛选,以减少无人机(UAV)的无效节点与总航迹长度;最后,利用B样条进行平滑处理,得到一条可行航迹。搭建了二维和三维环境下的仿真地图模型,验证了该算法在保证无人机避障的基础上获得一条有效航迹。动态步长BI-RRT算法在无人机航迹规划方面不仅有实时性强、航迹光滑的优点,而且与分段优化RRT算法相比,在优化航迹节点个数的前提下,提高了收敛速度且降低了航迹距离。     

基于改进蚁群算法的巡航导弹三维航迹规划

针对巡航导弹三维航迹规划的复杂性及其搜索空间大且效率低的问题,提出了一种基于改进蚁群算法的航迹规划方法.将生存概率的优化目标函数由乘积最大化形式转化为和最小化形式,并与航迹段长度的优化目标函数形式一致,提出了允许后续航迹点的概念,将地形条件与航迹规划的约束条件加入搜索算法中,以使规划的航迹更符合实际情形且搜索空间减小,从而提高三维空间航迹规划的效率.仿真实例结果表明,所提出的规划方法可以规划出具有较大生存概率且可接受航程的航迹.     

一种基于RRT-ConCon改进的路径规划算法

针对RRT算法缺乏稳定性和收敛速度慢的问题,基于RRT-ConCon算法和朝向目标搜索的策略,提出了一种改进的双向搜索路径规划算法.该算法通过改变两条搜索路径的临时扩展目标点,使搜索路径不仅易于朝着目标点方向生长,而且提高了算法的稳定性,同时可以保证规划的路径接近最优解.改进的RRT-ConCon算法利用随机节点生成函数,使朝着目标点生长的搜索路径避免陷入局部极小值.同时,为了测试各种仿真实验环境,还设计了一种仿真实验环境平台,实验结果验证了本算法的有效性和稳定性.     

基于NSGA-Ⅲ算法的多无人机协同航迹规划

当多架无人机协同作战时,需要进行协同航迹规划,以提升任务成功率.将协同航迹规划中的约束转换为多个目标后,对NSGA(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm)-Ⅲ算法与势场蚁群算法进行融合设计.算法首先对地图进行势场构建,使距离障碍物较近的节点不易被选择,并且引导搜索方向.然后对航迹代价、空间协同约束和时间协同约束进行数学建模,转换为数值指标,并设置为NSGA-Ⅲ算法的多个目标.对NSGA-Ⅲ算法设计了临界层选择方法和进化算法等.最后在二维和三维栅格地图中,改进NSGA-Ⅲ算法利用各种群为各无人机搜索出期望的航迹.仿真实验表明,规划所得到的各无人机航迹安全且代价较小.     

基于感知Hash和极线约束的改进AKAZE算法

针对图像在发生变化时特征点匹配准确率较低的问题, 提出一种基于感知Hash和极线约束的改进AKAZE（accelerated-KAZE）算法. 该算法将特征点匹配分为粗匹配和精匹配两个阶段, 粗匹配阶段利用特征点的最近邻次近邻比值和感知Hash算法进行匹配点对的筛选； 精匹配阶段使用随机抽样一致算法和极线约束进一步筛选匹配点对. 仿真实验结果表明, 与进行随机抽样一致算法剔除误匹配点对后的原算法相比, 特征点匹配准确率仍平均提高12.9%, 速度仅慢2.4%, 可在保证算法效率的前提下有效提升图像发生变化时匹配点对的准确率.     

设计科学与城市规划初探

文章建立在广义设计概念的基础上，运用设计科学的研究框架，通过探讨作为特定设计类型之一的城市规划在设计过程、设计任务、设计方法等诸方面与一般设计行为的整合与差异，使城市规划纳入设计科学的范畴，提出了城市规划更具规律性的本质特征，从而站在设计科学的角度提出了当今城市规划编制的改进措施和途径。     

机器人轨迹规划的一个新方法

为了实现机器人所期望的运动,需要在关节坐标系或直角坐标中来描述和定义机器人的轨线与有关的姿态。机器人操作器末端的位置、姿态、速度和加速度在轨迹规划中应是连续的.同时考虑到CP 控制机器人的一般作业要求,作者导出了5-4-5样条函数.其次,利用相对当前工具坐标的欧拉变换来表示下一点的姿态,从而提高了姿态规划的效率.最后,作者用5-4-5样条函数实现关节与直角坐标空间平滑连接与切换。     

电力短期负荷的混沌局域关联性预测

在混沌局域预测中,相空间最近邻域点的确定通常采用欧氏距离法,其预测精度在很大程度上取决于所确定的最近邻域点性态,然而距离最近并不一定意味着预测效果最好,当该邻域存在伪近邻点或系统具有高嵌入维数时某些邻域点的演化轨迹在一步或多步后会远离预测点,究其原因是欧氏距离难以反映最邻近点与预测状态的关联程度.因此,作者提出了将欧氏距离和关联度相结合的思想,并将该方法应用于电力短期负荷预测,结果显示该方法能有效地提高预测精度.     

基于点融合进近的航空器进场4D航迹规划

点融合进近是一种全新的进近技术,对点融合进近中的航空器进场4D航迹规划方法进行了研究。根据点融合进近运行的特点,提出航空器航迹预测方法。以总延误时间最少和着陆次序调整最小为目标建立4D航迹规划模型;并采用遗传算法进行了求解。通过仿真计算,比较了先到先服务与此规划方法的差别。比较结果表明,4D航迹规划方法可以有效提高终端区运行效率。     

一种基于人工势场的无人机航迹规划算法

为了改进传统的人工势场法不能适应复杂环境、容易陷入最小值和在终点附近徘徊的情况,提出一种基于混沌理论的人工势场法的无人机航迹规划算法。在传统人工势场法原理的基础上,将混沌理论的搜索算法引入人工势场法中的斥力场、引力场的函数公式中,改变了各个障碍物斥力系数和目标点的引力系数,将改变后的系数代入计算,搜索出斥力场和引力场的最优系数组。本算法有如下优点:第一,考虑了障碍物对寻优过程的影响,排除了合力为零的情况。第二,通过迭代的方法,具有适应不同地图的能力。第三,适用于无人机的航迹规划。仿真实验结果和理论分析表明,混沌理论的人工势场法不仅解决了无人机在航迹规划中容易陷入最小值和在终点附近徘徊等问题,而且可以实现无人机在复杂环境下的航迹规划,缩短了飞行成本,节约了计算时间,提高了三维空间无人机航迹规划的速度和精度。     

二次近邻稀疏重构法及人脸识别

基于整个数据集的稀疏表示(sparse representation classification,SRC)用于人脸识别在很大程度上影响了运行效率.如何利用较少样本稀疏表示在保证计算效率的同时,识别率也有一定提升,尤其是面对光照、角度、姿态等非受控环境,目前仍是一个问题.考虑到协同表示(collaborative representation classification,CRC)基于l2范数稀疏求解的优势,为进一步提升CRC的整体分类性能,引入类内近邻,提出一种二次近邻稀疏重构表示法.该方法首先在原始训练集上选择各类训练样本中与待测样本距离相近的若干样本组成近邻样本集,并协同表示,接着分别用各类近邻样本重构待测样本,再次选择与待测样本相近的若干重构样本协同表示,最终实现模式分类.在ORL和FERET数据库上的仿真实验表明,相比现有的一些CRC算法,该方法在一定程度上缩短了运行时间,并使识别更精确.     

基于改进人工鱼群算法的机器人路径规划

为改进人工鱼群算法在路径规划中的寻优作用,利用改进视觉范围和拥挤度因子函数,提高鱼群算法在机器人路径规划中的寻优工作。在传统鱼群算法中,视觉范围是恒定不变的。视觉范围决定寻优的全局和局部工作,拥挤度因子对算法收敛性具有影响。同时,在传统鱼群算法中,每次都选取最优解来执行,在栅格环境中往往会导致全局最优和局部最优互扰,导致路径规划不合理,为此,利用改进视觉范围拥挤度因子,同时记录可行解,当存在鱼群找到目标点时,就记录下找到目标点的鱼群轨迹,形成路径规划的可行解,在可行解中,选取路径最短为最优,保证路径的规划的合理性。与传统鱼群算法对比,证实研究算法在路径规划中具有更好的寻优工作,通过MATLAB仿真实验,验证了算法的有效性和稳定性。     

基于神经网络的生产作业计划理论研究

研究如何利用前向神经网络(也称多层感知机)安排单件小批量订单生产类型企业的生产作业计划,针对数据难于组织、反传算法易陷入局部极小点和输出结果存在偏差的问题,提出了基于位混合编码的样本组织方式;权值和迁跃点记忆队列的网络训练方法和结果校正方法.仿真结果证明了方法的有效性和基于神经网络研究生产作业计划的可行性.     

基于改进A~*算法的室内移动机器人路径规划

针对移动机器人在室内定位的特点,在结构化环境下,开发了机器人路径规划系统。在阐述了全局地图构建方法基础上,根据移动机器人的实际运行环境采用栅格法构建了环境地图。利用A*算法进行初步路径规划,其不足之处是路径规划数据中包含了所有规划点的坐标,冗余点较多,且移动机器人无法在拐点处调整自身姿态。针对这些不足,提出了能够计算出拐点、旋转方向及旋转最小角度的A*路径规划改进算法并进行了实验。移动机器人定位实验结果表明:利用改进后的A*路径规划算法不仅简化了路径,而且在拐点处移动机器人能够调整自身姿态,可以较好地满足室内移动机器人全自主运动的要求。