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基于GD-RRT-APF融合的机器人路径规划
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作者 柴立平 马诗露 +1 位作者 朱利凯 李跃 《机械研究与应用》 2025年第2期174-178,共5页
文章提出一种目标导向下人工势场结合快速搜索树(GD-RRT-APF)的机器人路径规划算法,此算法在快速搜索树中添加目标导向启发,以减少搜索路径的随机扩展;同时结合人工势场目标点周围的势场分布优势,提升机器人路径规划的避障能力和路径最... 文章提出一种目标导向下人工势场结合快速搜索树(GD-RRT-APF)的机器人路径规划算法,此算法在快速搜索树中添加目标导向启发,以减少搜索路径的随机扩展;同时结合人工势场目标点周围的势场分布优势,提升机器人路径规划的避障能力和路径最优效果。仿真分析和实验验证表明,与传统RRT算法相比,该算法规划的路径更短,虽然耗时增加3.63 s,但计算效率更高。结果表明,该算法在有效避免碰撞的前提下,降低了传统RRT算法的随机性,能够快速生成平滑、短距离的路径,从而能更加高效地完成路径规划任务。 展开更多
关键词 RRT算法 apf算法 GD-RRT-apf融和算法 目标导向
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基于APF-RRT^(*)的火龙果采摘机械臂路径规划研究 被引量:4
2
作者 商枫楠 罗陈迪 +4 位作者 李文涛 梁英凯 肖明玮 陈桥 周学成 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期48-52,71,共6页
针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;... 针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;将改进的人工势场法(APF)作为分量偏置扩展点的方向,使随机树偏向目标点生长,避免盲目扩展和提高了路径平滑度。MatLab与CoppeliaSim联合仿真实验表明:APF-RRT^(*)算法相较于传统RRT算法、RRT^(*)算法和APF算法,不仅明显减少了路径点个数和路径长度,缩短了算法时间,提高了路径搜索效率,而且平衡了路径平滑度,适用于在火龙果仿生长环境下采摘机械臂进行避障路径规划。 展开更多
关键词 火龙果 采摘机械臂 路径规划 apf-RRT^(*) 改进人工势场 CoppeliaSim
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动态环境下AIP-RRT^(*)与DGF-APF融合的机器人路径规划 被引量:1
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作者 宋俊辉 刘宇庭 郭世杰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期51-64,共14页
针对移动机器人在路径规划中存在收敛速度慢、路径冗余点较多、动态环境不适用,以及缺乏有效的协同机制综合全局与局部规划结果而导致路径长度的大幅增加等问题,提出一种基于改进势函数的自适应快速搜索随机树(AIP-RRT^(*))与基于动态... 针对移动机器人在路径规划中存在收敛速度慢、路径冗余点较多、动态环境不适用,以及缺乏有效的协同机制综合全局与局部规划结果而导致路径长度的大幅增加等问题,提出一种基于改进势函数的自适应快速搜索随机树(AIP-RRT^(*))与基于动态引力场的人工势场法(DGF-APF)的路径规划融合算法。首先,构建了自适应目标偏置概率策略,通过启发函数生成新节点,以提高路径规划算法的搜索效率;其次,构建了自适应步长函数,以提高路径探索能力并加快路径规划算法的收敛速度;再次,采用了基于目标回溯的剪枝优化策略,剔除全局路径中的冗余点,以提高路径的质量;最后,提出了面向动态场景的AIP-RRT^(*)与DGF-APF路径规划融合算法,通过以全局关键节点作为局部子目标点在动态环境下进行局部路径规划的方法,实现AIP-RRT^(*)与DGF-APF融合算法的路径规划,并构建了基于动态引力场策略的协同机制,综合全局与局部路径规划的结果从而缩短路径长度。综合仿真实验与真实实验的结果表明,该路径规划融合算法具有较好的全局路径规划能力以及局部路径规划能力,使得机器人能够更好的适应静态以及动态环境。在真实环境中,改进融合算法相较于传统算法在路径长度方面平均减少了6.34%,在运行时间方面平均减少了10.71%。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 动态环境 AIP-RRT^(*) DGF-apf
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改进A^(*)与APF的移动机器人路径规划算法研究
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作者 冯泽鹏 李宗刚 +1 位作者 夏广庆 陈引娟 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第20期132-145,共14页
针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形... 针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形边界和三邻域的搜索机制,基于双向交替搜索策略实现了全局路径规划;将全局路径离散为等间距轨迹点,并引入人工势能函数将位于轨线上的动态障碍物影响区域建模为椭圆区域,利用机器人与前进方向最近轨迹点的距离作为斥力函数修正因子,将其与前进方向轨迹点吸引力的合力方向作为机器人避障方向,实现局部避障。仿真结果表明,所提算法与传统双向A^(*)算法相比,搜索时间减少了96%,遍历节点数减少了82.28%,机器人在实现避障的同时沿着全局最优路径前行,从而验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 改进A^(*)算法 apf算法 动态避障
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优化改进RRT^(*)和APF的无人机航迹规划算法
5
作者 杨彦新 姜香菊 《电光与控制》 北大核心 2025年第10期34-40,共7页
针对RRT^(*)算法在无人机航迹规划过程中搜索时间长、收敛速度慢、路径不平滑等问题,将人工势场法与RRT^(*)算法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的航迹规划算法。首先,指明了无人机的航迹规划指标和代价函数;其次,将人工势场法的... 针对RRT^(*)算法在无人机航迹规划过程中搜索时间长、收敛速度慢、路径不平滑等问题,将人工势场法与RRT^(*)算法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的航迹规划算法。首先,指明了无人机的航迹规划指标和代价函数;其次,将人工势场法的目标引力策略引入RRT^(*)算法,使无人机能够更好地朝目标点前进;最终,采用冗余点去除策略融合三次B样条平滑方法,对规划航线实施冗余点剔除与曲率优化,提升无人机航迹适配性。仿真实验数据显示,改进APF-RRT^(*)算法相较RRT算法与APF-RRT算法,在路径长度、规划时间、节点数量及迭代次数等指标方面均得到有效改善。最后,借助QBot 2e机器人实验平台,实物验证了所提改进算法的优越性。 展开更多
关键词 无人机 航迹规划 RRT^(*) apf 去冗余点的裁剪 三次B样条曲线
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基于电能信息一体化传输的APF多机并联系统及其均流方法 被引量:1
6
作者 苏敏超 邹杰 +2 位作者 王雷 郭琴 周磊 《电源学报》 北大核心 2025年第3期25-35,共11页
由于微电网中分布式电源的间歇性、非线性负荷增减频繁等原因,导致谐波能量变化较大,采用多台并联运行的有源电力滤波器APF(active power filter)能够对微电网谐波进行有效治理。然而,多台APF并联运行会因各APF补偿的电流不均而形成环流... 由于微电网中分布式电源的间歇性、非线性负荷增减频繁等原因,导致谐波能量变化较大,采用多台并联运行的有源电力滤波器APF(active power filter)能够对微电网谐波进行有效治理。然而,多台APF并联运行会因各APF补偿的电流不均而形成环流,从而导致系统损耗增加。为此,本文提出1种基于电能信息一体化传输技术的均流控制方法,通过在逆变器功率调制环节加入信息调制,实现电能变换的同时传递关键信息,完成并联系统的均流控制。相较于传统的集中式、主从式控制方法,本文提出的方法无需额外的通信设备和通信线路,可进一步提高系统的可靠性、灵活性和可扩展性。通过RT-LAB仿真实验验证了所提均流控制方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 apf多机并联系统 均流控制 电能信息同步传输 谐波治理
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多联式空调系统APF性能仿真的模型开发与软件实现
7
作者 卓森庆 陈华 +7 位作者 陈伟 尚彬 刘恒恒 古汤汤 白韡 王龙炎 曹昊敏 丁国良 《化工学报》 北大核心 2025年第S1期370-376,共7页
多联机的能效评价指标已转换为全年性能系数(annual performance factor,APF)。实现多联机APF性能的提升,需要通过计算机仿真以提高设计效率。基于多联机的部件模型和求解方法,提出针对低温制热非稳态工况的修正方法,使用压缩机频率和... 多联机的能效评价指标已转换为全年性能系数(annual performance factor,APF)。实现多联机APF性能的提升,需要通过计算机仿真以提高设计效率。基于多联机的部件模型和求解方法,提出针对低温制热非稳态工况的修正方法,使用压缩机频率和室内外风机风速等因素对系统性能参数进行修正,获取除霜周期内系统性能的平均值,基于模块化的框架设计开发了多联机的APF性能仿真软件。通过实验数据对软件精度进行验证,软件对于APF单个工况的系统能力和功率的预测误差均在7%以内,对于系统总体APF的预测误差均在5%以内。结果表明,开发的多联机APF性能仿真软件具有良好的精度,能够满足系统优化的需要。 展开更多
关键词 多联机 apf 稳态 计算机模拟
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基于改进APF-RRT算法的分拣机器人路径规划研究 被引量:1
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作者 马宇臣 周磊 +2 位作者 曹飞虎 倪浩 徐衍丰 《机电工程技术》 2025年第13期123-128,148,共7页
针对六自由度工业机器人在复杂的分拣环境中分拣速度慢、避障效果差等问题,提出了一种融合人工势场(Artificial Potential Field,APF)算法的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)改进算法。传统RRT算法路径规划随机性强... 针对六自由度工业机器人在复杂的分拣环境中分拣速度慢、避障效果差等问题,提出了一种融合人工势场(Artificial Potential Field,APF)算法的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)改进算法。传统RRT算法路径规划随机性强、收敛速度慢,在该算法中引入APF机制引导其向目标点进行有效扩展,减少路径搜索过程中的无效分支,提高搜索效率;优化对父系节点的选择策略,对原路径局部节点进行优化重连,提高路径质量及平滑性。根据实际分拣中可能出现的状况,在MATLAB软件中建立了3个不同的仿真场景,并将所提出的改进APF-RRT算法与传统RRT算法、APF-RRT算法进行对比仿真实验。结果表明,改进APF-RRT算法于不同分拣环境中,在路径长度、搜索时间、节点个数和迭代次数4个指标上均有一定提升,能以更高的效率搜索到更高质量的路径。 展开更多
关键词 工业机器人 快速扩展随机树 路径规划 改进apf-RRT算法
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基于GSM-QGA的自适应椭圆作用域APF路径规划
9
作者 李晖 刘述娟 +2 位作者 秦慧萍 鞠明媚 杜左强 《计算机系统应用》 2025年第3期248-258,共11页
针对传统人工势场法(artificial potential field,APF)未充分考虑车辆避碰风险分布差异性和陷入局部极值导致路径规划失败的问题,提出一种基于梯度统计变异量子遗传算法(gradient statistical mutation quantum genetic algorithm,GSM-Q... 针对传统人工势场法(artificial potential field,APF)未充分考虑车辆避碰风险分布差异性和陷入局部极值导致路径规划失败的问题,提出一种基于梯度统计变异量子遗传算法(gradient statistical mutation quantum genetic algorithm,GSM-QGA)的自适应椭圆作用域人工势场法.在传统斥力场圆形作用域的基础上,通过分析车辆和障碍物的相对运动状态,定义斥力势场动态椭圆作用域计算方法;同时对势场函数影响因素进行分析,引入速度因素分别完成斥力势场函数和引力势场函数的设计;将梯度统计变异量子遗传算法作为改进人工势场局部最优修正策略,当车辆陷入局部极值往复运动时,基于车辆当前位置构建伪全局地图,规划可行路径跳出局部极值范围.仿真实验结果表明,改进算法规划的路径不仅可以有效避免车辆陷入局部极值,减少车辆不必要的避障操作,而且在路径平滑性和路径长度等方面相比于传统APF算法和固定椭圆域APF算法均具有优势,所规划路径长度分别缩短6.37%和9.14%. 展开更多
关键词 路径规划 人工势场法 梯度统计变异量子遗传算法 自适应椭圆作用域
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基于APF-RRT^(*)算法的农田智能机器人路径规划
10
作者 谭学岩 黄淑芬 +2 位作者 张洪涛 唐妙青 张玉颖 《现代信息科技》 2025年第19期177-181,187,共6页
为提高农田智能机器人在复杂环境下的路径规划效率与安全性,提出一种结合人工势场法(APF)与RRT^(*)算法的路径规划方法(APF-RRT^(*))。该方法利用RRT^(*)的全局搜索能力生成初始路径,通过改进APF优化路径长度与平滑度,降低冗余节点。改... 为提高农田智能机器人在复杂环境下的路径规划效率与安全性,提出一种结合人工势场法(APF)与RRT^(*)算法的路径规划方法(APF-RRT^(*))。该方法利用RRT^(*)的全局搜索能力生成初始路径,通过改进APF优化路径长度与平滑度,降低冗余节点。改进APF通过引力与斥力协同作用引导路径生长,规避障碍物并避免局部最小值。基于1 000 m ×1 000 m农田环境的仿真对比实验表明:APF-RRT^(*)规划的路径长度最短(169.2 m),较RRT、RRT^(*)和APF-RRT分别减少5.3%、0.6%和1.9%;规划时间仅需2.5 s,较RRT和RRT^(*)缩短60.3%和47.9%;访问节点数(56个)与迭代次数(780次)显著降低。该算法在路径平滑性、避障效率及全局搜索方面表现优异,为农田自动化作业提供了高效解决方案。 展开更多
关键词 农田智能机器人 路径规划 apf算法 RRT^(*)算法 路径优化
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基于ACO-A^(*)APF算法的莲蓬采摘末端执行器路径规划研究
11
作者 郑伟 杨东山 +1 位作者 范万鹏 马婕 《拖拉机与农用运输车》 2025年第3期102-107,共6页
为解决莲蓬采摘过程中障碍物众多,导致采摘路径长、采摘效率低、避障困难等问题,提出一种基于视觉感知信息的莲蓬采摘末端执行器路径规划方法。首先,构建基于YOLOv5s模型的成熟莲蓬目标与障碍物(幼蓬和荷花)的目标检测模型。基于荷塘实... 为解决莲蓬采摘过程中障碍物众多,导致采摘路径长、采摘效率低、避障困难等问题,提出一种基于视觉感知信息的莲蓬采摘末端执行器路径规划方法。首先,构建基于YOLOv5s模型的成熟莲蓬目标与障碍物(幼蓬和荷花)的目标检测模型。基于荷塘实景图像,获得成熟莲蓬与障碍物的类别和位置信息,构建荷塘环境的栅格地图模型。基于ACO(蚁群算法),A^(*)和APF(人工势场法),提出ACO-A^(*)APF算法构建多莲蓬采摘路径规划模型。其中,通过引入奖惩函数改进ACO的转移概率函数构建采摘点次序规划模型;采用A^(*)产生关键节点作为APF的虚拟目标点,并在引力势场函数中引入引力偏航系数,构建目标点之间的局部路径规划模型,有效解决了陷入局部陷阱的问题。仿真实验结果有效验证了基于ACO-A^(*)APF算法的采摘路径规划方法的有效性。为研发莲蓬智能采摘装备提供了有利依据。 展开更多
关键词 莲蓬采摘 视觉感知 YOLOv5算法 路径规划 ACO-A^(*)apf算法
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基于改进Informed-RRT*与APF的融合路径规划算法
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作者 陈进元 董秀娟 +1 位作者 兰建平 杨亚会 《湖北汽车工业学院学报》 2025年第2期7-11,18,共6页
针对Informed-RRT*算法存在初始路径规划效率低、收敛速度慢、路径优化效果差问题,提出了改进In⁃formed-RRT*与APF的融合路径规划算法(I-RRT*APF)。引进RRT-Connect算法以提高初始路径规划效率,改进APF增强节点扩展方向性,采用动态步长... 针对Informed-RRT*算法存在初始路径规划效率低、收敛速度慢、路径优化效果差问题,提出了改进In⁃formed-RRT*与APF的融合路径规划算法(I-RRT*APF)。引进RRT-Connect算法以提高初始路径规划效率,改进APF增强节点扩展方向性,采用动态步长策略提高路径搜索效率,通过三次B样条曲线优化路径的平滑度。结果表明:在道路复杂环境下,改进算法规划的路径长度减少了7.25%,规划耗时减少了11.28%。 展开更多
关键词 Informed-RRT* RRT-Connect apf算法 动态步长 三次B样条曲线
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改进APF模型预测控制算法研究
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作者 甄昊涵 童涛 +2 位作者 陈海宾 吴煜 陈丽雯 《环境技术》 2025年第1期101-106,共6页
有源电力滤波器(APF)是补偿负载谐波电流以提高系统电能质量的重要电力电子器件。APF算法的及时性和有效性是决定补偿效果的关键因素之一。针对模型预测控制在APF中计算量大的问题,提出了一种改进的模型预测控制算法。通过将矢量空间进... 有源电力滤波器(APF)是补偿负载谐波电流以提高系统电能质量的重要电力电子器件。APF算法的及时性和有效性是决定补偿效果的关键因素之一。针对模型预测控制在APF中计算量大的问题,提出了一种改进的模型预测控制算法。通过将矢量空间进行划分,大大缩短整个算法的计算时间。为了验证所提算法的正确性和有效性,在MATLAB中搭建了仿真模型,结果表明,所提算法能够有效降低所需计算量。 展开更多
关键词 apf 模型预测控制 MATLAB
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APF在节能技术改造中创造的经济效益
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作者 张岩 《变频器世界》 2025年第4期76-78,共3页
很多工业企业因为负荷的原因导致电能质量很差,对自己的生产造成影响的同时也对公共电网造成污染。APF设备不仅可以治理企业自身的电能质量,同时也会给企业的节能降耗带来经济效益,帮助企业绿色低碳转型和高质量发展。APF(Active Power ... 很多工业企业因为负荷的原因导致电能质量很差,对自己的生产造成影响的同时也对公共电网造成污染。APF设备不仅可以治理企业自身的电能质量,同时也会给企业的节能降耗带来经济效益,帮助企业绿色低碳转型和高质量发展。APF(Active Power Filter有源电力滤波器)。 展开更多
关键词 apf 节能 经济效益
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基于新型APF-DDQN算法的AUV路径规划研究
15
作者 姚兆烨 黄创霞 《湖南文理学院学报(自然科学版)》 2025年第3期1-8,共8页
存在诸多未知的障碍物以及频繁洋流扰动的海洋环境使自主水下航行器(AUV)在航行过程中极易发生碰撞而导致任务的失败,提高路径规划算法的规划成功率是保证AUV安全航行的前提。本文通过将APF斥力场叠加原理嵌入双重深度Q网络(DDQN)算法框... 存在诸多未知的障碍物以及频繁洋流扰动的海洋环境使自主水下航行器(AUV)在航行过程中极易发生碰撞而导致任务的失败,提高路径规划算法的规划成功率是保证AUV安全航行的前提。本文通过将APF斥力场叠加原理嵌入双重深度Q网络(DDQN)算法框架,重构智能体状态空间表征方式,并创新性地设计基于相邻航迹点距离演变的动态奖励机制,提出一种改进型路径规划算法APF-DDQN。仿真实验表明,APF-DDQN算法有效避免了APF陷入局部最小值的问题,路径规划成功率达到了93.88%,相比于传统的APF算法提高了16.67%,并且所规划路径的长度更短。新型APF-DDQN算法为动态海洋环境下AUV路径规划与自主导航提供可靠解决方案。 展开更多
关键词 自主水下航行器(AUV) 路径规划 双重深度Q网络(DDQN) 人工势场(apf)
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基于APF-RRT*算法的装配机器人避障路径规划
16
作者 胡伟 王晓楠 《科技和产业》 2025年第17期73-78,共6页
针对装配生产线中机器人工作环境复杂、易发生碰撞且路径规划要求高的问题,提出一种APF-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法。通过对机器人和障碍物进行模型简化,利用多种包围盒算法进行碰撞检测。详细阐述RRT、RRT*算法原理,并将... 针对装配生产线中机器人工作环境复杂、易发生碰撞且路径规划要求高的问题,提出一种APF-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法。通过对机器人和障碍物进行模型简化,利用多种包围盒算法进行碰撞检测。详细阐述RRT、RRT*算法原理,并将人工势场法与RRT*算法结合形成APF-RRT*算法。通过仿真实验和实际测试,验证该算法在缩短路径长度、减少实验时间、降低路径节点数目及提高路径平滑度等方面的优势,为实现智能化装配提供有效解决方案。 展开更多
关键词 机器人 避障路径规划 apf-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法 碰撞检测
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应用改进APF-Informed-RRT^(*)算法的配送无人机航迹规划 被引量:1
17
作者 刘玉梦 任彦 +3 位作者 王静宇 赵利云 王琦 单俊茹 《中国测试》 北大核心 2025年第1期173-180,共8页
为加快末端物流配送的效率,提出一种配送无人机的航迹规划问题。针对传统快速搜索随机树(rapidlysearch random tree,RRT)算法在航迹规划中存在的盲目性和路径不平滑等问题,将人工势场法(artificial potential field,APF)与Informed-RRT... 为加快末端物流配送的效率,提出一种配送无人机的航迹规划问题。针对传统快速搜索随机树(rapidlysearch random tree,RRT)算法在航迹规划中存在的盲目性和路径不平滑等问题,将人工势场法(artificial potential field,APF)与Informed-RRT^(*)算法融合,提出一种自适应步长增长策略的改进APF-Informed-RRT^(*)算法。首先在选择新节点时,考虑到障碍物和目标点的影响,提出一种自适应步长增长策略来解决采样的盲目性;其次采用三次B样条对拐点处进行平滑处理;最后分别采用RRT^(*)算法、Informed-RRT^(*)算法和改进APF-Informed-RRT^(*)算法在两种环境中进行仿真实验。结果表明,改进APF-Informed-RRT^(*)算法相较于RRT^(*)算法和Informed-RRT^(*)算法,在运行时间、迭代次数以及路径平滑上都得到提升。 展开更多
关键词 末端物流配送 航迹规划 人工势场法 Informed-RRT^(*)算法
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基于改进APF-Informed-RRT^(*)算法的露天运载矿车路径规划研究 被引量:1
18
作者 付有震 廖道争 文斌 《现代电子技术》 北大核心 2025年第19期143-149,共7页
已有的无人矿车路径规划方法存在路线曲率变化范围大且变化频繁的问题,同时规划中较少考虑运输路线的安全性,针对以上问题,对传统的人工势场法进行改进,再将其作为启发式,进一步引导Informed-RRT^(*)算法的随机树生成,提出一种基于改进A... 已有的无人矿车路径规划方法存在路线曲率变化范围大且变化频繁的问题,同时规划中较少考虑运输路线的安全性,针对以上问题,对传统的人工势场法进行改进,再将其作为启发式,进一步引导Informed-RRT^(*)算法的随机树生成,提出一种基于改进APF-Informed-RRT^(*)算法的无人矿车路径规划方法。首先对Informed-RRT^(*)中的超椭球随机采样范围添加安全约束;然后引入虚拟目标区域来解决人工势场法的局部最优解问题,利用“黑洞函数”消除目标不可达问题,在此基础上将改进后的人工势场法作为启发式引入Informed-RRT^(*),并通过递增采样率来减少无效随机树生成;最后采用自适应步长来优化总体路径。仿真结果显示,与APF-RRT^(*)算法和Informed-RRT^(*)算法相比,在保证安全距离的情况下,所规划路线横摆角幅度与曲率变化明显降低。通过真实微缩车辆搭建环境进行矿场运载可行性验证,较APF-Informed-RRT^(*)算法,改进后随机树生成数量减少约47%,规划时间缩短26%,且未出现陷入局部最优的情况,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 无人矿车 路径规划 Informed-RRT^(*) 人工势场 自适应步长 超椭球约束 局部最优解 虚拟目标区域
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DoS攻击下基于APF和DDPG算法的无人机安全集群控制
19
作者 林柄权 刘磊 +1 位作者 李华峰 刘晨 《计算机应用》 北大核心 2025年第4期1241-1248,共8页
针对拒绝服务(DoS)攻击下无人机(UAV)通信阻塞、运动轨迹不可预测的问题,在人工势场法(APF)和深度确定性策略梯度(DDPG)融合框架下研究DoS攻击期间的多UAV安全集群控制策略。首先,使用Hping3对所有UAV进行DoS攻击检测,以实时确定UAV集... 针对拒绝服务(DoS)攻击下无人机(UAV)通信阻塞、运动轨迹不可预测的问题,在人工势场法(APF)和深度确定性策略梯度(DDPG)融合框架下研究DoS攻击期间的多UAV安全集群控制策略。首先,使用Hping3对所有UAV进行DoS攻击检测,以实时确定UAV集群的网络环境;其次,当未检测到攻击时,采用传统的APF进行集群飞行;再次,在检测到攻击后,将被攻击的UAV标记为动态障碍物,而其他UAV切换为DDPG算法生成的控制策略;最后,所提框架实现APF和DDPG的协同配合及优势互补,并通过在Gazebo中进行仿真实验验证DDPG算法的有效性。仿真实验结果表明,Hping3能实时检测出被攻击的UAV,且其他正常UAV切换为DDPG算法后能稳定避开障碍物,从而保障集群安全;在DoS攻击期间,采用切换避障策略的成功率为72.50%,远高于传统APF的31.25%,且切换策略逐渐收敛,表现出较好的稳定性;训练后的DDPG避障策略具有一定泛化性,当环境中出现1~2个未知障碍物时仍能稳定完成任务。 展开更多
关键词 无人机集群 人工势场法 深度确定性策略梯度 切换策略 网络安全
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融合改进RRT–Connect与APF的路径规划算法
20
作者 赵卫东 刘立磊 吕红兵 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 2025年第4期401-409,417,共10页
为提高无人驾驶车辆路径规划的实时性与安全性,提出一种融合改进双向快速扩展随机树(RRT–Connect)和人工势场(APF)的协同优化算法。首先采用动态步长策略,根据节点与障碍物间距自适应调整扩展步长,显著提高路径搜索效率;其次融合APF特... 为提高无人驾驶车辆路径规划的实时性与安全性,提出一种融合改进双向快速扩展随机树(RRT–Connect)和人工势场(APF)的协同优化算法。首先采用动态步长策略,根据节点与障碍物间距自适应调整扩展步长,显著提高路径搜索效率;其次融合APF特性,利用其引力分量引导随机树向目标点方向偏置采样以加快收敛速度,同时借助APF斥力分量实现障碍物规避以增强路径安全性;进而引入双向剪枝策略结合三次B样条曲线优化,有效缩短路径长度并提升轨迹平滑度;特别地,通过改进APF斥力函数增加目标点间距离分量,解决目标点不可达问题,又确保车辆在动态环境中能稳定抵达目标位置。为验证算法有效性,基于机器人操作系统(ROS)搭建仿真平台,在多种复杂障碍物场景下进行测试。结果表明:与基准RRT和RRT–Connect算法,本文提出的融合优化算法通过动态步长策略和采样函数改进,使路径节点数量分别减少约30%和12%,路径长度分别缩短约30%和13%,搜索时间分别降低约50%和3%;经双向剪枝策略和三次B样条曲线的联合优化处理,路径平滑度进一步提升、长度进一步缩短;改进后的斥力函数不仅有效解决了目标点不可达问题,同时提升了算法在动态复杂环境中的实时避障能力。 展开更多
关键词 RRT–Connect 人工势场法 动态步长 自适应采样 无人驾驶 实时避障 运动平滑 路径规划
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