路径规划涉及全局与局部两种方式。全局路径规划为静态规划,依赖完整环境信息进行路径规划;局部路径规划为动态规划,根据实时传感器数据,确定当前位置及局部障碍分布,找出最优路径。
接下来介绍五种基础路径规划算法:Dijkstra算法、A*算法、D*算法、LPA*算法、D* Lite算法。
Dijkstra算法采用贪心策略,逐次选择当前节点最近的子节点,确保每次迭代行程最短。通过更新起始节点到所有已访问节点的最短路径,最终确定最优路径。
A*算法是一种启发式搜索方法,依据启发式规则评估实时位置与目标位置的距离,优先搜索靠近目标的位置,以提高搜索效率。其公式为f(x)=g(x)+h(x),其中g(x)是起点到当前节点的路径距离,h(x)是当前节点到终点的估计距离。
D*算法在动态环境中表现出色,从目标点反向搜索,增量式更新节点距离度量信息H(x),若遇到障碍,基于已有信息重新规划路径,无需重新规划整个路径。
LPA*算法在动态环境中也表现出优越性。从起点正向搜索,依据节点的Key值顺序,Key值包含启发式函数h项指导搜索方向。在动态环境中,通过利用先前计算的g值,快速重新规划路径,适应环境变化。
D* Lite算法在地图集内先逆向搜索最优路径,接近目标时,通过局部搜索应对障碍点,利用增量搜索结果直接在当前位置规划最优路径,持续前进。
这些算法各有优劣,在不同环境与需求下适用,共同推动了路径规划技术的发展。