一种基于运动学约束的改进RRT算法
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TP242.6

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湖南省自然科学基金项目(2023JJ30641).


An improved RRT algorithm based on kinematic constraints
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    摘要:

    提出一种基于运动学约束和动态优化的改进快速随机搜索树算法(KD-RRT), 用于解决动态环境下的路径规划问题. 针对传统RRT算法在动态环境下存在的随机性高、路径适配性差以及动态响应不足等问题, 引入动态权重目标偏置采样、多因子耦合动态步长调整、运动学约束过滤以及增量式重规划机制, 显著提升了路径规划的效率和路径质量. 实验结果表明, KD-RRT在路径长度、规划时间、重规划时间和路径曲度等方面均优于传统RRT算法, 尤其在复杂动态环境中表现出更强的适应性和鲁棒性. 所提出的算法为智能车辆在动态环境中的自主导航提供了有效的解决方案.

    Abstract:

    This paper proposes an improved rapidly-exploring random tree (RRT) algorithm, termed kinetic and dynamic-RRT (KD-RRT), which incorporates kinematic constraints and dynamic optimization to address path planning problems in dynamic environments. In response to the challenges faced by traditional RRT algorithms—namely, high randomness, poor path adaptability, and insufficient responsiveness in dynamic scenarios—the KD-RRT introduces four key mechanisms: dynamic weight target-biased sampling, multi-factor coupled dynamic step-size adjustment, kinematic constraint filtering, and incremental re-planning. These enhancements significantly improve the efficiency and quality of path planning. Experimental results demonstrate that the KD-RRT outperforms the conventional RRT algorithm in terms of path length, planning time, re-planning time, and path curvature. In particular, the proposed method exhibits greater adaptability and robustness in complex dynamic environments. This algorithm thus provides an effective solution for autonomous navigation of intelligent vehicles operating in dynamic settings.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李亦韩,陈刚,杨志伟,等.一种基于运动学约束的改进RRT算法[J].控制与决策,2026,41(1):133-142

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  • 收稿日期:2025-05-29
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  • 在线发布日期: 2025-12-30
  • 出版日期: 2026-01-10
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