[发明专利]一种基于动态环境的路径规划方法

说明书

本发明提出一种基于动态环境的路径规划方法，能够对环境进行构造基于动态局部通道三角网格的导航网格，并能够针对不同Agents在动态环境发生变化前后进行搜索路径选择和碰撞规避方法的研究。包括以下步骤：步骤一、对动态环境构造实现局部通道三角网格Local Clearance Triangulation(LCT)；步骤二、保持原有的局部通道三角网格中对通道宽度Clearance值的要求，构建动态局部通道三角网格Dynamic Local Clearance Triangulation(DLCT)；步骤三、将AD*算法作为启发式动态路径规划方法，通过建立新的数据结构使得动态搜索算法能在动态环境中实时获取地图信息进行规划路径。

技术领域

本发明涉及计算机仿真学及动画学，尤其涉及在动态环境中模拟现实中的人行为模型的路径规划方法，属于计算机应用领域。

技术背景

动态环境中的路径规划问题是在计算机动画领域中人群导航的重要课题之一，在模拟现实生活中的人行为模型、场景布局等方面有着重要应用。因此对于这些应用来说，找到合适的、优化的而且适用于各种额外条件如动态环境、大规模人群、任意宽度路径等成为路径规划算法的研究方向。

动态环境中的路径规划过程中会发生路径方向改变、个体群体碰撞等问题。针对这些问题，在一些算法如弹性线路图、多群体导航图中已提出相对应的解决办法，然而这些算法只是针对多群体的导航而没有具体的动态地图中的路径解决方案。

在路径规划中基于传统三角网格的算法，无法直接从三角网格中求出一条从源点到目标点并且带有最小间隙值的路径。然而加利福尼亚大学Marcelo Kallmann提出的局部通道三角网格即Local Clearance Triangulation(LCT三角网格)划分中，赋予三角形网格中每条有向边一个Local Clearance值，该值可以保证精确和有效的计算出从源点到目标点具有最小间隙值的最优路径。

发明内容

本发明提出一种基于动态环境的路径规划方法，能够对环境进行构造基于动态局部通道三角网格的导航网格，并能够针对不同Agents在动态环境发生变化前后进行搜索路径选择和碰撞规避方法的研究。

本发明的一种基于动态环境的路径规划方法，包括以下步骤：

步骤一、对动态环境构造实现局部通道三角网格Local ClearanceTriangulation(LCT)；

步骤二、保持原有的局部通道三角网格中对通道宽度Clearance值的要求，构建动态局部通道三角网格Dynamic Local Clearance Triangulation(DLCT)；

步骤三、将AD*算法作为启发式动态路径规划方法，通过建立新的数据结构使得动态搜索算法能在动态环境中实时获取地图信息进行规划路径。

进一步地，所述的新的数据结构包括：Map_Node中存储了动态网格中障碍物发生变化后节点的构建网格信息；Agent_Node中记录了当移动个体在寻路过程所扩展的三角网格边；Open_Node中记录了用来计算最优路径而在节点中存放的信息。

进一步地，所述的AD*算法的执行步骤如下：

步骤3.1、程序初始化；构建OPEN、CLOSED和INCONS表，并将该三个表清空，膨胀因子初始值；其中OPEN表保存所有已生成而未考察的节点，CLOSED表中记录已访问过的节点，INCONS表存储在OPEN表中已扩展过需要再次扩展的节点；膨胀因子e通过在搜索过程中递减来找到最优路径；

步骤3.2、计算最短路径：计算最短路径的过程中节点的扩展顺序为从目标点goal到起始点start进行扩展，寻找出从源点到目标点的最短路径；

步骤3.3、个体从起始点start开始沿路径向目标点goal前进；