火星探测器路径规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种火星探测器路径规划方法及装置。其中，该方法包括：基于预先建立的火星环境模型，利用改进A

【技术实现步骤摘要】
火星探测器路径规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及深空探测
，具体而言，涉及一种火星探测器路径规划方法及装置。

技术介绍

[0002]随着近年来，世界各国对于地球以外其它行星的探索到了比较火热的阶段。行星表面的探索成为了深空探索领域的一个重要问题，为了更好地了解一个外星球，最好的办法是能够在其表面着陆并完成在该行星表面的自主移动。行星表面漫游器开发的主要国家是美国、欧洲航天局和中国。截止到目前，只有美国和中国的漫游车成功地探索了火星并在火星上运行。
[0003]人类对深空的探索是航天任务的重要组成，也是航天事业发展的必然趋势，更是人类扩展对宇宙认知的必经之路。火星作为与地球最为相似的行星，将成为人类下一个进行探索的重要目标行星。进入21世纪以来，各航天大国都相继加入到深空探测任务的浪潮中，使火星探测和小行星探测成为了研究热点。几十年来，国外某航空航天局已经向火星发射了包括人造卫星、着陆器、漫游器在内的多个航天器，极大地增加了人类对火星的认识，前期这些工作都在为未来的火星深入探测、载人火星探测等任务铺平道路。
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机遇
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号火星漫游器对火星表面区域地貌和若干陨石坑进行了探测，收集了大量的地形数据；
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好奇
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号火星漫游器探测了火星表面陨石坑内的环境是否曾经能够支持生命，为日后人类的进一步探索提供了基础。
[0004]火星上拥有丰富的矿产资源和能源资源，作为地球向外探索的前哨，它可以帮助人类更快、更有效地探索其他天体。火星的探测是一项较复杂的多协同工程。它不仅可以极大地促进科学技术的发展和技术进步，并衍生出许多的新科技产品，而且它还可以增强国家的软实力。对于国家在世界上的地位的提高有很大的促进作用。因此，开发火星的资源、建立火星基地，已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。探测器是完成月球探测所需的一系列任务不可缺少的工具之一。无论是火星表面的巡逻和测量，还是研究火星环境信息、探测和收集资源储备，都需要火星表面探测器。人类无法长期在太空中生活和工作以及由于火星环境的复杂，载人火星探测的成本和不确定性都很高，而探测器不仅能适应火星的恶劣环境。，还可以携带完成任务所需的各种载荷，所以使用探测器探索火星成为一种非常不错的选择。
[0005]申请号CN201910388920.8的专利申请虽然能提高全局的最优解，但由于蚁群算法的局限性和要求迭代较多的特点，导致算法的收敛速度较慢，无法实现在复杂地图的路径规划；申请号CN202210118037.9的专利申请提供了一种基于Q学习的室内测量机器人多目标点移动路径规划方法，在回报函数中设定符合测量机器人的移动策略用于机器人实践学习，利用状态、动作、奖励这三个要素，根据测量机器人当前所处状态来采取行动，并记录被反馈的奖励，决策到下个状态时能采取的更优动作，从而实现在测量点数量和位置已知的情况下，测量机器人自动获取一条顺序合理的移动路径。虽然能够较快的完成路径的规划，
但所寻路径并非最优，且没有考虑机器人的运动过程中对于拐角的处理，不符合运动学模型。
[0006]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供了一种火星探测器路径规划方法及装置，以至少解决相关技术中路径规划速度慢、规划的路径不是较佳路径的技术问题。
[0008]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种火星探测器路径规划方法，包括：基于预先建立的火星环境模型，利用改进A
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Star算法，对火星探测器进行全局路径规划，寻找出所述火星探测器全局路径；针对所寻找出的全局路径，进行拐角优化处理，以得到所述火星探测器的最优路径。
[0009]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种火星探测器路径规划装置，包括：全局路径规划模块，被配置为基于预先建立的火星环境模型，利用改进A
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Star算法，对火星探测器进行全局路径规划，寻找出所述火星探测器全局路径；拐角优化规划模块，被配置为针对所寻找出的全局路径，进行拐角优化处理，以得到所述火星探测器的最优路径。
[0010]在本专利技术实施例中，基于预先建立的火星环境模型，利用改进A
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Star算法，对火星探测器进行全局路径规划，寻找出所述火星探测器全局路径；针对所寻找出的全局路径，进行拐角优化处理，以得到所述火星探测器的最优路径，进而解决了相关技术中路径规划速度慢、规划的路径不是较佳路径的技术问题。
附图说明
[0011]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0012]图1是根据本专利技术实施例的火星探测器路径规划方法的流程图；
[0013]图2是根据本专利技术实施例的火星探测器路径规划方法的流程图；
[0014]图3是根据本专利技术实施例的A
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Star改进方法的流程图；
[0015]图4是根据本专利技术实施例的W(n)/V(n)取不同参数时路径仿真效果图；
[0016]图5是根据本专利技术实施例的进行了拐角优化的火星探测器路径规划方法的流程图；
[0017]图6是根据本专利技术实施例的不同环境下拐角优化性能对比图；
[0018]图7是根据本专利技术实施例的进行了平滑处理的火星探测器路径规划方法的流程图；
[0019]图8是根据本专利技术实施例的不同阶贝塞尔曲线效果对比图；
[0020]图9是根据本专利技术实施例的不同环境下路径平滑效果图；
[0021]图10是根据本专利技术实施例的火星探测器路径规划装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是
本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0024]实施例1
[0025]根据本专利技术实施例，提供了一种基于改进A
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Star算法的火星探测器路径规划方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0026]步骤S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火星探测器路径规划方法，其特征在于，包括：基于预先建立的火星环境模型，利用改进路径规划算法，对火星探测器进行全局路径规划，寻找出所述火星探测器全局路径；针对所寻找出的全局路径，进行拐角优化处理，以得到所述火星探测器的最优路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于路径规划算法，对火星探测器进行全局路径规划，包括：通过调节实际代价的权重系数和估计代价的权重系数，来改进A
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star算法的估价函数，得到改进A
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Star算法；基于所述改进A
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star算法的估价函数，对火星探测器进行全局路径规划。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改进A
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Star算法改变路径搜索过程中对A
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Start算法的影响，使得所述估计代价的权重系数越大，A
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Star算法越趋近于广度优先搜索BFS算法，所述实际代价的权重系数越大，则A
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Star算法越趋近于迪克斯特拉Dijkstra算法。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述改进A
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Star算法的估价函数，对火星探测器进行全局路径规划，包括：将所述火星探测器的起始位置加入开放列表OL中，基于所述改进A
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star算法的估价函数，循环迭代进行路径规划；判断所规划的路径中是否有可拓展的点且是否没有找到目标点；在判断结果为是的情况下，将所述OL中的最优的待选放入关闭列表CL中，并进行路径回溯，否则，直接进行路径回溯。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行拐角优化处理包括：在所述火星探测器全局路径中，获取拓展点索引值和目标索引值；基于所述拓展点索引值和所述目标索引值，进行拐角优化处理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述拓展点索引值和所述目标索引值，进行拐...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴娟，朱胜涛，苏中，李剑锋，刘海涛，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：