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申请/专利权人：中国测绘科学研究院

摘要：本发明提供一种利用转弯惩罚因子和孪生路网改进的路径规划新方法，从而解决现有技术中存在的室内复杂环境下路径生成速度慢、转弯次数不受控、路径规划难以应对复杂室内环境等问题。本发明通过增加转弯惩罚因子完善启发函数，显著控制了规划路径的转弯次数。通过叠加孪生路网信息改进了搜索函数，从地图平台路径规划的层面有效解决了障碍物对路径生成的影响。相比于传统方法，本发明提高了算法运行效率、降低了转弯次数，能够根据孪生路网信息的变化更新路径，实现了室内复杂环境下的路径动态规划。可通过地图平台发布路径规划服务。有助于降低智能机器人、自动驾驶设备的控制负担，从而提升了室内复杂环境下导航路径规划的服务效率。

主权项：1.一种利用转弯惩罚因子和孪生路网改进的路径规划新方法，其特征在于，包括以下步骤：S1,将起始点和目标点在参考坐标系下的坐标转换为局部坐标系下的坐标；根据起始点和目标点在局部坐标系下的坐标和网格边长，计算起始点和目标点的网格编码；将单个网格作为一个节点，从而得到起始节点和目标节点；若当前节点为父节点，则与当前节点临近和可达的节点为子节点；路径搜索过程中每个节点应存放父节点的网格编码、当前节点的网格编码、起始节点到当前节点实际代价、当前节点到目标节点的估计代价，从而可根据当前节点迭代回溯父节点得到路径节点序列；所述起始节点的父节点为空；S2，创建搜索节点集合openList、扩展节点集合closeList、临近节点集合adjacentList；所述openList用于存放进入搜索范围的节点；所述closeList用于存放每一步从所述openList中优选得到的代价函数值最小节点；所述adjacentList用于存放与当前节点临近和可达的子节点；S3，设置所述openList、所述closeList、所述adjacentList为空；将起始节点加入所述openList；S4，利用代价函数FPn，计算所述openList中所有节点的代价函数值；选出代价值最小的节点lowestF；步骤S4中所述的代价函数FPn是改进的代价函数FPn，在获取所述改进的代价函数FPn过程中引入转弯惩罚因子；所述改进的代价函数FPn的获取方法具体为：首先判断当前节点到下一节点是否发生转弯： 式中，xcurrent,ycurrent，xprevious,yprevious，xnext,ynext分别为当前节点及其父节点和子节点的平面坐标，所述子节点是指由当前节点拓展出来的节点；dx1,dy1和dx2,dy2分别表示父节点到当前节点和当前节点到其子节点的向量，s1和s2分别表示这两个向量的模；cosA是判断当前节点是否发生拐弯的函数值，其物理意义为两个向量夹角的余弦值，取值范围为cosA∈[-1,1]；如果|cosA-1|≤10-8，表明两个向量夹角的余弦值非常接近于0，两个向量夹角约为0，说明该节点处没有发生转弯，否则，表明两个向量夹角大于零，即该节点处发生转弯；判断完当前节点是否转弯后，构建转弯惩罚因子p： 式中，Gnext表示起始节点到next节点的实际代价，H0表示next节点到目标节点的初始代价，可由两个节点的欧几里得距离计算得到： 式中，xnext,ynext，xgoal,ygoal分别表示子节点next和目标节点goal的平面坐标；将惩罚因子应用于其子节点next的估计代价Hnext计算，得到改进后的启发函数：HPnext＝H0×p4若将next节点记为n，利用改进后的启发函数更新代价函数，得到改进的代价函数：FPn＝Gn+HPn5S5，将所述lowestF节点作为扩展节点从所述openList移入所述closeList；将所述lowestF节点从所述openList中删除；设置所述adjacentList为空；S6，若所述lowestF节点为目标节点，则利用所述lowestF节点和所述closeList，通过迭代回溯父节点生成路径，结束搜索；若所述lowestF节点不是目标节点，则继续下一步；S7，以所述lowestF节点为父节点，搜索临近的子节点；按照子节点网格编码，检索对应网格的路网语义信息表；根据用户身份，从对应路网语义信息表中读取子节点的通行状态；S8，根据所有子节点的通行状态，按照邻域搜索函数处理子节点，将临近可达子节点存入所述adjacentList；并记录子节点与父节点关系；S9，计算所述adjacentList中每个节点的Gn和HPn；S10，判断所述adjacentList中每个节点是否在所述openList中已存在；若不存在，则将该节点加入所述openList中；若已存在，且该节点当前的Gn更小，则用该节点代替所述openList中已存在节点；S11，判断所述openList集合是否为空；若所述openList为空，则说明路径不存在，结束搜索；否则，返回至所述步骤S4。

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