路径规划算法的高层综合设计研究

来源：电子与信息学报杂志2024年第11期北京时间：

作者：赖李洋, 郑锫骏, 梁海成, 李华伟

单位：1.汕头大学电子系 汕头 5150632.中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室 北京 100190

摘要：随着机器人自动导航技术的快速发展，基于软件实现的路径规划算法在实时性上已无法满足许多应用场景的需求，这就要求对算法进行快速高效的硬件定制，从而获得低延时的性能加速。该文以机器人路径规划中的经典A*算法为对象，通过构建面向硬件设计的C/C++数据结构和函数流程优化，采用高层综合(HLS)实现快速的硬件架构探索和选取较优的设计方案，并完成硬件FPGA综合。实验数据表明，相较于传统寄存器传输级(RTL)开发模式，基于HLS开发模式的路径规划算法在FPGA实现上在开发效率、硬件性能和资源占用率上都有显著提升，验证了高层综合在硬件定制中的可行性和成本优势。

关键词：机器人自动导航, 路径规划算法, 高层综合, 算法硬件加速

基金资助：国家自然科学基金(62090024)，广东省自然科学基金(2022A1515011084)，广东省扬帆计划紧缺拔尖人才项目(140-14600602)，计算机体系结构国家重点实验室开放课题(CARCH201912, 140-15220011)