基于地磁匹配辅助导航的改进A*算法路径规划

摘要

针对水下无人航行器路径规划环境复杂、障碍物多、实际应用困难的问题,提出一种基于地磁匹配辅助导航的改进A*算法路径规划方法.给出了航行器机动性能约束的定义,包括航行时间约束、最大航程约束、转向角约束、障碍物碰撞约束.首先,优化A*算法的搜索方向,减少需要搜索的节点数量,提高路径规划效率;其次,用贪婪法搜索删除冗余节点,减少水下无人航行器的转弯次数;再次,在适应度函数中引入地磁信息熵,使路径按照地磁信息变化明显的区域规划,并利用MAGCOM地磁匹配算法进行验证;最后,设计了包含航行器机动性能约束、背景地磁信息、水底地形、水下威胁在内的对比仿真试验.结果表明:改进A*算法减少42.02%的路径长度和92.31%的转弯次数,且该路径具有良好的地磁匹配适应性,能够有效降低匹配径向误差和均方误差.