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
云边云科技_云网融合18 小时前
电子制造出海新基建:网络韧性撑起全球协同生产骨架
网络·人工智能·架构
-孤存-19 小时前
Spring Bean作用域与生命周期全解析
java·开发语言·前端
陈天伟教授19 小时前
人工智能应用- 预测化学反应:05. AI 预测化学反应类型
人工智能·深度学习·学习·算法·机器学习
zhengfei61119 小时前
【AI自动化渗透】——人工智能驱动的自主渗透测试平台(NeuroSploit )
人工智能
Remember_99319 小时前
SpringCloud:Nacos注册中心
java·开发语言·后端·算法·spring·spring cloud·list
AIArchivist19 小时前
坚守医疗本质,科技赋能未来|清华长庚肝胆AI与悦尔AI的共赢之路
大数据·人工智能·科技
张较瘦_19 小时前
[论文阅读] AI + 教育 | 不是单纯看视频!软件工程培训的游戏化融合之道
论文阅读·人工智能·软件工程
几何心凉19 小时前
AI时代结合Haystack实现自定义数据抓取工具
开发语言
一碗姜汤19 小时前
【计算机图形学】Bresenham直线绘制算法
人工智能·算法
小鸡吃米…19 小时前
TensorFlow 实现异或(XOR)运算
人工智能·python·tensorflow·neo4j