基于快速D＊Lite算法的移动机器人路径规划
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（２０１６Ａ６１Ｏ０９２）。
２０１８．１ 数 据 通信
技 术交流
ＴｅｃｈｎＯＩＯａＶ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
２ Ｄ Ｌｉｔｅ算 法相关研 究
Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 ￣ｔＬＰＡ＊、Ａ 算法 特殊 的还有 搜索 方 向 ，一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２．１ 环境建模
般算法都是从起始点 向目标点搜索 ，而Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法是
关键 词：动 态路 径规 划 ；Ｄ＊Ｌｉｔｅ；快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ；快速 重规 划 策略 ；
中图 分类号 ：ＴＰ２４２
文献 标志码 ：Ａ
文章编号 ：
１ 概 述
缩 短 搜 索 空 间 ，提 高 搜 索 效 率 和 路 径 规 划 质 量 。
随 着 机器 人 技 术 ［１ｌ的不 断发 展 以及 人 们 对 路 径 例 如 ２００５年 Ｄａｖｅ Ｆｅｒｇｕｓｏｎ等 人 基 于 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 改
规 Ｊ￣ｌ Ｊ［２］提 出 的新 要 求 ，移 动机 器 人 的路 径 规 Ｊ￣ｌ Ｊ［３１越 来 进 ，提 出 了延 迟 Ｄ 算 法 …】，该 算 法 主 要 思 想 是 延 越 受 到人 们 的关 注 。移 动机 器 人在 很 多无 人 参 与 的 迟 更 新 局 部 欠 一 致 的 节 点 来 提 高 搜 索 效 率 ；２０１１ 复杂 环境 中导航 需要 不 断 的重 新规 划 路 径 ，如 行 星 年 Ｖｅｌａｐｐａ Ｇａｎａｐａｔｈｙ等 人 对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ优 化 提 出 了 增 探 测 ，数 据 收集 及 自主停 车 等 ，可 见 ，路 径 重规 划 的 强 Ｄ＊Ｌｉｔｅ［ 】，该 算 法 避 免 了 机 器 人 穿 越 尖 角 等 一
技术 交流
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｑｖ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
数据通信 ２０１８．１
基于快速Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法的移动机器人路径规划
张亚楠 孙 丰财 史旭 华 （宁波 大学 信 息科学 与工 程学 院 浙江 宁波３１ ５２１ １）
摘 要 ：针 对动 态环境 下移 动机 器人 的路 径短 、时间 少及 无碰 撞 的路 径规 划 问题 ，提 出 了一种 基 于快速
用 环 境 信 息 大 大 提 高 了 搜 索 效 率 ， 但 需 要 从 分进 行优 化来 节省 搜 索时 间提 高规划 效 率 。
出 发 节 点 到 目 标 点 重 新 规 划 路 径 ；２００５年
本文 的第 二 部分 将介 绍 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 的相关 研 究 ；
Ｓｖｅｎ Ｋｏｅｎｉｎｇ等 人 又 提 出 了 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 【９１Ｉｌ０】，该 第 三部分 介绍 本 文提 出 的Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ￣ 法 ；第 四部 分 给
由 Ｓｔｅｎｔｚ提 出 ， 用 于 解 决 动 态 路 径 规 划 的 效 率 低 提 出Ｄ＊Ｌｉｔｅ Ｌａｂｅｌ算 法 ［Ｊ４］，在 节 点 更 新 时 采 用 不 问 题 ，但 是 Ｄ 算 法 比较 复 杂 ，算 法 包 含 多 个 条 件 同 的更 新 策 略 实 现 算 法 时 间效 率 上 的 更 优 。
算 法 在 路 径 重 规 划 时 只 需 考 虑 当前 节 点 到 目 标 出实验 结 果 ，对 比分 析 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 和 Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 ；
点 的路 径 信 息 ，所 以 搜 索 效 率 更 高 。如 今 ，越 来 越 第 五部 分 总 结 了Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 的特 点 并 对 以后 研 究
环境 建 模采 用 栅格 法 建模 将 机 器人 所 处环 境 分 从 目标 节点 向起 始 节点 搜索 ，所 以Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 中ｇ（Ｖ）
解 成具 有信 息 的 网格 单元 ，若 某 一 栅格 内不存 在 障 是从 目标栅格到当前栅格的代价值 ，启发函数ｈ（ｖ）是
碍 物称 为 自由栅 格 ，反之称 为 障碍栅 格 。栅 格法将 移 当前 栅格 到 出发位 置 的启发值 。在对栅 格周 围８个 相
判 断 ，让 人 难 以理 解 ；２００４年 Ｓｖｅｎ Ｋｏｅｎｉｎｇ等 人 引
本 文提 出的 快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ ｆＦ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ）算 法是 基 于
入 了环境增 量信 息 提 出 了ＬＰＡ＊算 法 １，通 过 复 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法改 进 的 ，主要 针 对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 中 重规 划 部
效 率 在实 际应用 中至关 重要 。路径 规划 口Ｌ 般考 虑 的 系 列 不 安 全 路 径 。 ２０１２年 张 晓 冉 【ｌ３】提 出对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ
要 素 为时 间少 ，路径 短 ，扩展 节点 少 。
中估 价 函 数 进 行 分 析 和 改 进 提 高 了 搜 索 速 度 和
Ｄ 算 法 是 在 Ａ 算 法 【６］的 基 础 上 发 展 而 来 ， 最 优 性 。２０１５年 随 裕 猛 等 人 基 于 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 改 进
Ｄ＊Ｌｉｔｅ的路 径 规 划算 法 。快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法 的基 本 思想是 ，在 路径 规 划过 程 中，当移 动机 器人 检 测到 下一节 点
为障碍 物 时 ，就 启 用快速 重 规 划策略 ，这 样 可 以全部 或部 分 避免 一 些 节点 的重 新规 划计 算 ，大大提 高 了路 径
规 划效 率 。 实验 结果 显示 快速Ｄ＊Ｌｉｔｅ的 重规 划 效果 ￣Ｄ＊Ｌｉｔｅ更优 。
多 的 学 者 将 增 量 算 法 与 成 熟 的 启 发 式 算 法 相 结 方 向进一 步讨 论 。
合 应 用 于 动 态 复 杂 环 境 下 机 器 人 路 径 规 划 ，大 大
４６｝基金项 目：浙江省 自然科学基金 （ＬＹ１４Ｆ０３０００４）；浙江省科技计划项 目 （２０１５Ｃ３１０１７）；宁波市 自然科学基金
动 机器 人 抽象 为位 于 栅格 中心 的一 点 ，将 障 碍物 扩 邻栅格做扩展时ｇ（ｖ）将被重 新计算 以寻找其 中最小
展 得 到障 碍边界 栅格 。
的代价值ｇ（ｖ），由ｖ的父节点的ｇ（ｖ）值得到当前点ｖ到 目
２－２ Ａ 算法
标 点 的最小 代价 记为 ｒｈｓ（ｖ），其 定义 如式 （２）（３）所示 ，若
２０１８．１ 数 据 通信
技 术交流
ＴｅｃｈｎＯＩＯａＶ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
２ Ｄ Ｌｉｔｅ算 法相关研 究
Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 ￣ｔＬＰＡ＊、Ａ 算法 特殊 的还有 搜索 方 向 ，一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２．１ 环境建模
般算法都是从起始点 向目标点搜索 ，而Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法是
关键 词：动 态路 径规 划 ；Ｄ＊Ｌｉｔｅ；快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ；快速 重规 划 策略 ；
中图 分类号 ：ＴＰ２４２
文献 标志码 ：Ａ
文章编号 ：
１ 概 述
缩 短 搜 索 空 间 ，提 高 搜 索 效 率 和 路 径 规 划 质 量 。
随 着 机器 人 技 术 ［１ｌ的不 断发 展 以及 人 们 对 路 径 例 如 ２００５年 Ｄａｖｅ Ｆｅｒｇｕｓｏｎ等 人 基 于 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 改
规 Ｊ￣ｌ Ｊ［２］提 出 的新 要 求 ，移 动机 器 人 的路 径 规 Ｊ￣ｌ Ｊ［３１越 来 进 ，提 出 了延 迟 Ｄ 算 法 …】，该 算 法 主 要 思 想 是 延 越 受 到人 们 的关 注 。移 动机 器 人在 很 多无 人 参 与 的 迟 更 新 局 部 欠 一 致 的 节 点 来 提 高 搜 索 效 率 ；２０１１ 复杂 环境 中导航 需要 不 断 的重 新规 划 路 径 ，如 行 星 年 Ｖｅｌａｐｐａ Ｇａｎａｐａｔｈｙ等 人 对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ优 化 提 出 了 增 探 测 ，数 据 收集 及 自主停 车 等 ，可 见 ，路 径 重规 划 的 强 Ｄ＊Ｌｉｔｅ［ 】，该 算 法 避 免 了 机 器 人 穿 越 尖 角 等 一
技术 交流
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｑｖ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
数据通信 ２０１８．１
基于快速Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法的移动机器人路径规划
张亚楠 孙 丰财 史旭 华 （宁波 大学 信 息科学 与工 程学 院 浙江 宁波３１ ５２１ １）
摘 要 ：针 对动 态环境 下移 动机 器人 的路 径短 、时间 少及 无碰 撞 的路 径规 划 问题 ，提 出 了一种 基 于快速
用 环 境 信 息 大 大 提 高 了 搜 索 效 率 ， 但 需 要 从 分进 行优 化来 节省 搜 索时 间提 高规划 效 率 。
出 发 节 点 到 目 标 点 重 新 规 划 路 径 ；２００５年
本文 的第 二 部分 将介 绍 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 的相关 研 究 ；
Ｓｖｅｎ Ｋｏｅｎｉｎｇ等 人 又 提 出 了 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 【９１Ｉｌ０】，该 第 三部分 介绍 本 文提 出 的Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ￣ 法 ；第 四部 分 给
由 Ｓｔｅｎｔｚ提 出 ， 用 于 解 决 动 态 路 径 规 划 的 效 率 低 提 出Ｄ＊Ｌｉｔｅ Ｌａｂｅｌ算 法 ［Ｊ４］，在 节 点 更 新 时 采 用 不 问 题 ，但 是 Ｄ 算 法 比较 复 杂 ，算 法 包 含 多 个 条 件 同 的更 新 策 略 实 现 算 法 时 间效 率 上 的 更 优 。
算 法 在 路 径 重 规 划 时 只 需 考 虑 当前 节 点 到 目 标 出实验 结 果 ，对 比分 析 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 和 Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 ；
点 的路 径 信 息 ，所 以 搜 索 效 率 更 高 。如 今 ，越 来 越 第 五部 分 总 结 了Ｆ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 的特 点 并 对 以后 研 究
环境 建 模采 用 栅格 法 建模 将 机 器人 所 处环 境 分 从 目标 节点 向起 始 节点 搜索 ，所 以Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 中ｇ（Ｖ）
解 成具 有信 息 的 网格 单元 ，若 某 一 栅格 内不存 在 障 是从 目标栅格到当前栅格的代价值 ，启发函数ｈ（ｖ）是
碍 物称 为 自由栅 格 ，反之称 为 障碍栅 格 。栅 格法将 移 当前 栅格 到 出发位 置 的启发值 。在对栅 格周 围８个 相
判 断 ，让 人 难 以理 解 ；２００４年 Ｓｖｅｎ Ｋｏｅｎｉｎｇ等 人 引
本 文提 出的 快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ ｆＦ—Ｄ＊Ｌｉｔｅ）算 法是 基 于
入 了环境增 量信 息 提 出 了ＬＰＡ＊算 法 １，通 过 复 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法改 进 的 ，主要 针 对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 中 重规 划 部
效 率 在实 际应用 中至关 重要 。路径 规划 口Ｌ 般考 虑 的 系 列 不 安 全 路 径 。 ２０１２年 张 晓 冉 【ｌ３】提 出对 Ｄ＊Ｌｉｔｅ
要 素 为时 间少 ，路径 短 ，扩展 节点 少 。
中估 价 函 数 进 行 分 析 和 改 进 提 高 了 搜 索 速 度 和
Ｄ 算 法 是 在 Ａ 算 法 【６］的 基 础 上 发 展 而 来 ， 最 优 性 。２０１５年 随 裕 猛 等 人 基 于 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算 法 改 进
Ｄ＊Ｌｉｔｅ的路 径 规 划算 法 。快速 Ｄ＊Ｌｉｔｅ算法 的基 本 思想是 ，在 路径 规 划过 程 中，当移 动机 器人 检 测到 下一节 点
为障碍 物 时 ，就 启 用快速 重 规 划策略 ，这 样 可 以全部 或部 分 避免 一 些 节点 的重 新规 划计 算 ，大大提 高 了路 径
规 划效 率 。 实验 结果 显示 快速Ｄ＊Ｌｉｔｅ的 重规 划 效果 ￣Ｄ＊Ｌｉｔｅ更优 。
多 的 学 者 将 增 量 算 法 与 成 熟 的 启 发 式 算 法 相 结 方 向进一 步讨 论 。
合 应 用 于 动 态 复 杂 环 境 下 机 器 人 路 径 规 划 ，大 大
４６｝基金项 目：浙江省 自然科学基金 （ＬＹ１４Ｆ０３０００４）；浙江省科技计划项 目 （２０１５Ｃ３１０１７）；宁波市 自然科学基金
动 机器 人 抽象 为位 于 栅格 中心 的一 点 ，将 障 碍物 扩 邻栅格做扩展时ｇ（ｖ）将被重 新计算 以寻找其 中最小
展 得 到障 碍边界 栅格 。
的代价值ｇ（ｖ），由ｖ的父节点的ｇ（ｖ）值得到当前点ｖ到 目
２－２ Ａ 算法
标 点 的最小 代价 记为 ｒｈｓ（ｖ），其 定义 如式 （２）（３）所示 ，若