[发明专利]一种基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法

权利要求书

1.一种基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法，其特征在于：包括，

基于机器人行进环境构建多面障碍物平面模型，对所述多面障碍物平面模型进行二值化处理，得到网格地图；

利用Q-IGA协同搜索最合适的控制点P作为贝塞尔曲线的控制点，根据所述控制点生成较短的最佳路径；

优化遗传算法中的选择算子，利用Q值检验法思想判断种群内解多样性；

修正适应度函数，加入除路径长度以外的其他代价因素，使生成的所述最佳路径满足所述机器人行进路径合理性要求。

2.根据权利要求1所述的基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法，其特征在于：所述机器人行进环境为二维平面，包括，静态、随机和已知的任意不规则多边形，环形列表表示的顶点(x,y)。

3.根据权利要求1或2所述的基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法，其特征在于：对所述多面障碍物平面模型进行二值化处理，使其相当于具有多个像素点的网格地图，包括，

每一个网格相当于一个基因，数值定义为0、1；

当所述网格是贝塞尔曲线的控制点时，数值为1；

当所述网格不是所述贝塞尔曲线的控制点时，数值为0；

若所述网格被障碍物覆盖，则数值定义为-1，不可作为所述控制点。

4.根据权利要求3所述的基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法，其特征在于：所述遗传算法基于二进制编码初始种群内的每个染色体编码，若路径穿过障碍物，即穿过值为-1的网格点，则所述路径会在后续的遗传操作中通过避障操作被移除；

所述遗传操作中定义了低阶连续性准则，包括，连接起始点的一条线段具有0阶连续性、在两条线段的连接处用等效切线保证一阶连续性、三阶以上的贝塞尔曲线由曲率连续性保证其连续性；

利用三阶贝塞尔曲线生成平滑路径，则三阶贝塞尔曲线定义如下：

Q(t)＝B₀(1-t)³+3B₁(1-t)²t+3B₂(1-t)²+B₃t³

其中，t为参数变量，t＝0……1，B₀、B₁、B₂和B₃为贝塞尔曲线控制点。

5.根据权利要求4所述的基于Q-IGA动态拟合贝塞尔曲线的路径规划方法，其特征在于：所述遗传算法包括，随机产生一个包含S条染色体的种群，每条染色体为一个路径规划方案，所述染色体的结构表示为x_s＝{u₁,u₂,…,u_P}；

计算每次迭代种群内不同路径方案之间的差异度，为选择算子增加判断准则，所述判断准则包括，

每次迭代结束后，当所述种群的相似性指标低于阈值η时，则保留所述路径方案进入下一次迭代，η的初始值为(0,1)中的一个随机值，在迭代过程中，η的值从初始值线性下降到0，衰减因子w＝0.99代表衰减率，即η的衰减公式为：

η_t+1＝ωη_t

其中，当t趋近于无穷时，η趋近于0；

基于所述Q值检验法思想判断种群的多样性，根据路径模型，定义两个解决方案x1,x2之间的q值为：

其中，N¹¹代表两染色体中对应位置基因值都为1的数量，N⁰⁰代表两染色体中对应位置基因值都为0的数量；N⁰¹代表x₁染色体基因值为0的位置对应x₂基因值为1的数量，N¹⁰代表x₁染色体基因值为1的位置对应x₂基因值为0的数量。