Un algoritmo para encontrar el camino más corto a través de obstáculos de formas y posiciones arbitrarias en 2D
Autores: Labonté, Gilles
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo para encontrar el camino más corto a través de obstáculos de formas y posiciones arbitrarias en 2D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Algoritmo
Obstáculos
Digrafos
Arcos convexos
Topología
Algoritmo A*
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 49
Citaciones: Sin citaciones
Se describe un algoritmo para encontrar la ruta más corta a través de un campo de obstáculos de formas y posiciones arbitrarias. Tiene la ventaja apreciable de no tener que encontrar fórmulas matemáticas para representar los obstáculos: trabaja directamente con una imagen digital del terreno e se implementa únicamente con funciones gráficas estándar. La clave de este algoritmo es la definición de digrafos, cuyos bordes se construyen con bitangentes de obstáculos y arcos convexos envolventes de borde que incorporan las características fundamentales de las rutas más cortas. Estos grafos tienen una cardinalidad notablemente menor que los propuestos anteriormente para resolver este problema; sus bordes son una concatenación de secuencias de lo que son bordes y nodos individuales en grafos previamente definidos. Además, un análisis exhaustivo de la topología del terreno produce un procedimiento para eliminar los bordes que no tienen posibilidad de formar parte de la ruta más corta. El algoritmo de optimización de gráficos A* se adapta para manejar este tipo de grafo. Se demuestra un nuevo teorema bastante general, que se aplica a todos los grafos en los que se cumple la desigualdad triangular, lo que permite descartar uno de los pasos normales del algoritmo A*. La eficacia del algoritmo se demuestra calculando la ruta más corta para terrenos complejos reales de áreas entre 25 km y 900 km. En todos los casos, el tiempo de cálculo requerido es inferior a 0.6 s en una computadora portátil Core i7-10750H CPU @ 2.60 GHz.
Descripción
Se describe un algoritmo para encontrar la ruta más corta a través de un campo de obstáculos de formas y posiciones arbitrarias. Tiene la ventaja apreciable de no tener que encontrar fórmulas matemáticas para representar los obstáculos: trabaja directamente con una imagen digital del terreno e se implementa únicamente con funciones gráficas estándar. La clave de este algoritmo es la definición de digrafos, cuyos bordes se construyen con bitangentes de obstáculos y arcos convexos envolventes de borde que incorporan las características fundamentales de las rutas más cortas. Estos grafos tienen una cardinalidad notablemente menor que los propuestos anteriormente para resolver este problema; sus bordes son una concatenación de secuencias de lo que son bordes y nodos individuales en grafos previamente definidos. Además, un análisis exhaustivo de la topología del terreno produce un procedimiento para eliminar los bordes que no tienen posibilidad de formar parte de la ruta más corta. El algoritmo de optimización de gráficos A* se adapta para manejar este tipo de grafo. Se demuestra un nuevo teorema bastante general, que se aplica a todos los grafos en los que se cumple la desigualdad triangular, lo que permite descartar uno de los pasos normales del algoritmo A*. La eficacia del algoritmo se demuestra calculando la ruta más corta para terrenos complejos reales de áreas entre 25 km y 900 km. En todos los casos, el tiempo de cálculo requerido es inferior a 0.6 s en una computadora portátil Core i7-10750H CPU @ 2.60 GHz.