[发明专利]基于元胞自动机的室内路径规划方法

说明书

本发明公开一种基于元胞自动机的室内路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对做路径规划的目标室内空间进行网格划分，对室内空间通过投影生成元胞空间；步骤2：设置元胞邻居类型和元胞状态集合；步骤3：对室内空间中的障碍物进行分类；步骤4：对路径规划需求进行分类；步骤5：对元胞的初始消耗指数进行设置；步骤6：建立路径搜索规则；步骤7：根据消耗最小原则建立路径生成规则；步骤8：获得路径规划结果并在地图上输出路径轨迹。本发明所述的室内路径规划方法通过对室内空间的障碍物进行差异化设置，引入初始消耗指数和移动消耗指数来表征障碍物和移动距离对路径规划的影响，有效提高了室内路径规划的准确度和需求契合度。

技术领域

本发明涉及路径规划方法技术领域，具体涉及一种基于元胞自动机的室内路径规划方法。

背景技术

路径规划方法应用领域广泛，比如重点场所的安保调度与协同指挥、大型商场导购、医院导诊、应急疏散指挥、物流配送优化等等。现有技术存在如下技术问题：未能对路径规划需求进行区分和针对性设计，导致路径规划结果与需求的契合度低；未能对障碍物进行统一处理，忽略了障碍物影响的差异性和障碍物周边环境对路径规划的影响，导致路径规划结果与需求差距较大的缺陷。

例如，中国发明专利申请号为CN105511457A的中国专利文献公开了一种机器人静态路径规划方法，包括：设定目标点，以目标点为终点，在地图范围内建立人工势场；引入粒子群算法，在机器人的起点设有数量为m的粒子群，第i个粒子在第t步的飞行速度为按照人工势场并结合粒子群算法对每个粒子从起点到终点的路径进行模拟行走，在模拟行走的过程中，每个粒子形成各自的运动轨迹；大部分粒子逐渐向多条轨迹中的一条轨迹聚拢收敛，进而在地图范围内得到从起点到终点的最优行走路径；机器人最终按照最优行走路径，完成从起点到终点的运动过程。将势场法、栅格法和粒子群法结合起来，直接求取栅格地图上的势场分布，由势场目标点开始沿势场下降最快方向得到预规划路径，安全有效且路径规划准确可靠。

再如，中国发明专利申请号为CN105808852A的中国专利文献公开了一种基于元胞自动机的室内行人微观仿真方法，首先对室内行人区域网格化处理，得到元胞自动机模型相应的元胞空间，并将其划分为一些凸多边形区域；其次判断每个区域里是否有行人，并规定好每个行人的临时目的地；然后计算每个行人的转移概率，进行模拟移动，观察是否会出现冲突；最后解决冲突，并更新每个行人的实际位置，直到行人到达相应的目的地；使得仿真模型能对复杂步行环境做出相应反应，而不仅仅是区别行人和障碍物，同时，模拟区域行人流室内疏散过程中呈现的自组织现象，有效提高了模型仿真效果，更加适宜于仿真分析室内复杂环境下行人流的运动演化。

上述现有技术即存在如上所述的技术问题。

有鉴于此，本发明人提出一种基于元胞自动机的室内路径规划方法。

发明内容

本发明提供一种基于元胞自动机的室内路径规划方法，对室内空间的障碍物进行差异化设置，引入初始消耗指数和移动消耗指数来表征障碍物和移动距离对路径规划的影响，有效提高了室内路径规划的准确度和需求契合度；通过对路径规划需求的分类，提出了基于综合消耗最小原则的路径搜索规则和路径生成规则，有效提高了室内路径规划的需求契合度，实时更新初始消耗指数和移动消耗指数，实现路径规划环境参数的灵活设置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于元胞自动机的室内路径规划方法，包括如下步骤：

步骤1：对做路径规划的目标室内空间进行网格划分，对室内空间通过投影生成元胞空间，所述网格划分是对定位空间进行分割成大小相等的网格；

步骤2：设置元胞邻居类型和元胞状态集合，以建立模拟真实状况的元胞演化规则；

步骤3：根据障碍物对移动目标阻碍程度的不同，对室内空间中的障碍物进行分类；