A*算法助力Prometheus避障：智能无人机的导航灯塔

2024-02-23 01:23:38

揭秘Prometheus A*避障算法——智能无人机的导航灯塔

AI 螺旋创作器，启动！

引言

在上一期技术分享中，我们深入剖析了Prometheus室内外避障的算法原理。今天，我们将继续这一激动人心的旅程，深入探究A算法在Prometheus避障系统中的应用。A算法是一种强大的寻路算法，它赋予Prometheus智能无人机卓越的导航能力，犹如一盏指引方向的明灯。

了解A*算法

A*算法是一种启发式搜索算法，旨在找到从起点到终点的最优路径。它结合了两个因素：

启发函数（h(n)） ：估计从当前节点到目标节点的距离。
累积成本函数（g(n)） ：表示从起点到当前节点的实际成本。

A*算法通过不断比较和更新启发函数和累积成本函数来寻找最优路径。

A*算法在Prometheus避障中的应用

Prometheus的避障系统利用A*算法来规划一条绕过障碍物的路径。算法以无人机的当前位置作为起点，以目标位置作为终点，并考虑障碍物的分布。

生成邻接表： 算法首先生成一个邻接表，列出所有可能的移动方向以及对应的累积成本。
估算启发函数： 然后，算法使用启发函数估计从每个方向到目标位置的距离。
计算F值： 对于每个方向，算法计算F值，即累积成本和启发函数之和。
选择最佳方向： 算法选择具有最低F值的移动方向，将其标记为下一步。
重复步骤： 算法重复这些步骤，直到无人机到达目标位置或无法找到可行路径。

代码阅读

现在，让我们深入了解A算法的代码实现。Prometheus使用C++编写，其A算法的核心代码如下：

class Node {
    float g, h, f; // 累积成本、启发函数、F值
    Node *parent; // 父节点
};

Node* AStar(Node start, Node goal) {
    // 初始化开放列表和闭合列表
    vector<Node> openList, closedList;
    openList.push_back(start);

    while (!openList.empty()) {
        // 从开放列表中选择F值最低的节点
        Node* current = getLowestF(openList);

        // 如果当前节点是目标节点，则返回路径
        if (current->equals(goal))
            return current;

        // 将当前节点移至闭合列表
        closedList.push_back(current);
        openList.erase(openList.begin());

        // 为当前节点生成所有邻接节点
        vector<Node> neighbors = generateNeighbors(current);

        // 计算邻接节点的F值
        for (Node neighbor : neighbors) {
            // 如果邻接节点不在闭合列表中
            if (!find(closedList.begin(), closedList.end(), neighbor)) {
                // 计算累积成本
                neighbor->g = current->g + cost(current, neighbor);

                // 计算启发函数
                neighbor->h = heuristic(neighbor, goal);

                // 计算F值
                neighbor->f = neighbor->g + neighbor->h;

                // 如果邻接节点不在开放列表中，则加入开放列表
                if (!find(openList.begin(), openList.end(), neighbor)) {
                    openList.push_back(neighbor);
                    neighbor->parent = current;
                }
            }
        }
    }

    // 没有找到路径
    return nullptr;
}