改进A-star算法的无人船动态路径规划

来源：系统工程与电子技术杂志2025年第7期北京时间：

作者：焉晓贞, 周新悦, 罗清华

单位：1. 哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院, 山东 威海 264200；2. 山东船舶技术研究院, 山东 威海 264209

摘要：为了解决无人船动态路径规划中路径转折点多、路径安全性差以及传统A-star算法在动态环境中应用受限的问题, 提出一种改进的A-star算法。首先，通过修改open-list的存储方式和增加邻域搜索方向, 灵活调整无人船的行进方向, 提升其在动态环境中的适应能力。其次, 通过引入直线引导函数和安全距离代价公式, 有效优化路径规划过程, 避免不必要的路径绕行和碰撞风险。最后, 通过聚焦搜索方法, 减少无人船振荡反复运动。仿真结果表明, 改进的A-star算法能够成功躲避动态障碍物, 并且与其他动态路径规划算法相比, 改进A-star在路径长度方面减少了4.88%和0.09%, 平滑度方面减少了37.32%和23.17%。改进后的算法能生成更平滑、安全的路径, 适用于无人船的动态路径规划。

关键词：路径规划,无人船,A-star算法,海洋巡航,动态路径规划

基金资助：国家自然科学基金(62271164);山东省重大科技创新项目(2020CXGC010705);山东省重大科技创新项目(2021ZLGX-05);山东省重大科技创新项目(2022ZLGX04);山东省自然科学基金(R2020MF017);山东省自然科学基金(ZR2022MF255)