基于RRT(Rapidly-exploring Random Tree)的无人机三维路径规划,MATLAB代码

RRT(Rapidly-exploring Random Tree)算法是一种基于采样的路径规划方法,它通过递增地构建一棵树来探索配置空间。算法从一个初始点(通常是起点)开始,通过随机采样的方式逐步扩展树结构,直到达到或接近目标点。

RRT算法步骤

  1. 初始化:选择一个起始点作为树的根节点,并将其加入树中。
  2. 随机采样:在配置空间中随机选择一个点,这个点称为随机采样点。
  3. 寻找最近节点:在树中找到离随机采样点最近的节点,称为最近节点。
  4. 扩展新节点:从最近节点向随机采样点方向扩展一定步长(或距离),生成一个新的节点,称为新节点。
  5. 碰撞检测:检查从最近节点到新节点的路径是否与障碍物发生碰撞。如果没有碰撞,则将新节点加入树中。
  6. 目标检查:如果新节点足够接近目标点,则认为找到了一条可行路径,算法终止。
  7. 路径回溯:从目标点开始,通过新加入的节点回溯到起始点,形成完整的路径。

实现与应用

在实际应用中,RRT算法被广泛用于无人机的三维路径规划。例如,在森林火灾探测中,无人机需要在复杂的三维环境中快速规划出一条安全且高效的路径,以探测火源。RRT算法因其简单高效的特性,可以快速生成可行路径,从而提高无人机的探测效率。

bash 复制代码
tree = start_node;
if ( (norm(start_node(1:3)-end_node(1:3))<segmentLength )...
        &(collision(start_node,end_node)==0) )
    path = [start_node; end_node];
else
    numPaths = 0;
    while numPaths<1,
        [tree,flag] = extendTree(tree,end_node,segmentLength,Z2);
        numPaths = numPaths + flag;
    end
end
path = findMinimumPath(tree);
path=[start_node;path;end_node];
path=path(:,1:3);
pathlength=sum(sqrt(sum((path(1:end-1,:)-path(2:end,:)).^2,2)));
disp("路径坐标:")
disp(path)
disp("路径长度:")
disp(pathlength)
h3= plot3(path(:,1),path(:,2),path(:,3),'r-',LineWidth=2);
xlabel('x')
ylabel('y')
zlabel('z')
legend([h1 h2 h3],'起点','终点','RRT')
title(['路径长度=' num2str(pathlength)])
colormap("summer")
toc;

路径坐标:

5.0000 70.0000 5.0000

8.6682 66.6140 5.2822

12.3363 63.2280 5.5643

16.0045 59.8420 5.8465

19.6726 56.4560 6.1287

23.3408 53.0700 6.4108

26.0347 52.9636 10.6217

29.6106 49.4692 9.7200

33.1866 45.9747 9.7448

36.7626 42.4802 9.7696

40.3386 38.9857 9.7943

43.9146 35.4911 9.8191

47.4905 31.9966 9.8439

51.0665 28.5021 9.8687

54.6425 25.0076 9.8935

58.2185 21.5131 9.9183

61.7945 18.0185 9.9431

65.3705 14.5240 9.9679

68.9465 11.0295 9.9927

70.0000 10.0000 10.0000

路径长度:

91.5534

相关推荐
songyuc2 分钟前
《A Bilateral CFAR Algorithm for Ship Detection in SAR Images》译读笔记
人工智能·笔记·计算机视觉
忧郁的蛋~11 分钟前
.NET异步编程中内存泄漏的终极解决方案
开发语言·前端·javascript·.net
2301_7951672016 分钟前
玩转Rust高级应用. ToOwned trait 提供的是一种更“泛化”的Clone 的功能,Clone一般是从&T类型变量创造一个新的T类型变量
开发语言·后端·rust
码界奇点19 分钟前
解密AI语言模型从原理到应用的全景解析
人工智能·语言模型·自然语言处理·架构
余衫马24 分钟前
你好,未来:零基础看懂大语言模型
人工智能·语言模型·自然语言处理·智能体
pingao14137825 分钟前
冰雪环境无忧测:冬季加热激光雪深监测站保障道路安全与气象研究
人工智能·安全
你才是向阳花28 分钟前
如何用Python实现飞机大战小游戏
开发语言·python·pygame
AndrewHZ33 分钟前
【图像处理基石】提升图像通透感:从原理到实操的完整指南
图像处理·人工智能·计算机视觉·cv·对比度·动态范围·通透感
合作小小程序员小小店34 分钟前
web网页开发,在线%商城,电商,商品购买%系统demo,基于vscode,apache,html,css,jquery,php,mysql数据库
开发语言·前端·数据库·mysql·html·php·电商
草莓熊Lotso42 分钟前
C++ 方向 Web 自动化测试实战:以博客系统为例,从用例到报告全流程解析
前端·网络·c++·人工智能·后端·python·功能测试