Híbrido a*-Guiado Modelo Predictivo Integral de Control de Trayectoria para Navegación Robusta en Terrenos Accidentados
Autores: Yang, Joonyeol; Kang, Minhyeong; Lee, Seulchan; Kim, Sanghyun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Híbrido a*-Guiado Modelo Predictivo Integral de Control de Trayectoria para Navegación Robusta en Terrenos Accidentados
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Algoritmo de planificación de ruta
Algoritmo híbrido de Model Predictive Path Integral (MPPI) guiado por A*
Estimación de transitabilidad
Características de la superficie
Orientación consciente del terreno
Rendimiento del control
Licencia
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Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Navegar terrenos difíciles requiere un algoritmo robusto de planificación de ruta que tenga en cuenta las propiedades físicas del entorno para mantener la estabilidad y garantizar la seguridad. Este artículo propone el algoritmo Híbrido A*-Modelo Predictivo de Trayectoria Integral (MPPI) aumentado con estimación de transitabilidad para abordar los desafíos de la planificación de ruta en terrenos irregulares. El proceso de estimación de transitabilidad cuantifica las características de la superficie, como la pendiente y la rugosidad para identificar regiones transitables. Utilizando esta información, el algoritmo Híbrido A* calcula rutas que minimizan las irregularidades de la superficie y priorizan regiones con gradientes más bajos, mejorando así la estabilidad y reduciendo las perturbaciones dinámicas. Estas rutas calculadas se utilizan luego para definir la entrada de control media para el algoritmo MPPI, que realiza una optimización localizada mientras se adhiere a la trayectoria consciente del terreno. Al integrar la orientación consciente del terreno a través del algoritmo Híbrido A* con el MPPI, la metodología propuesta automatiza la selección de la entrada de control media apropiada y mejora el rendimiento del control al incorporar explícitamente las propiedades del terreno en el proceso de planificación. Los resultados experimentales demuestran la capacidad del algoritmo para navegar terrenos complejos con reducidos movimientos de balanceo y cabeceo, contribuyendo a una mayor estabilidad y rendimiento.
Descripción
Navegar terrenos difíciles requiere un algoritmo robusto de planificación de ruta que tenga en cuenta las propiedades físicas del entorno para mantener la estabilidad y garantizar la seguridad. Este artículo propone el algoritmo Híbrido A*-Modelo Predictivo de Trayectoria Integral (MPPI) aumentado con estimación de transitabilidad para abordar los desafíos de la planificación de ruta en terrenos irregulares. El proceso de estimación de transitabilidad cuantifica las características de la superficie, como la pendiente y la rugosidad para identificar regiones transitables. Utilizando esta información, el algoritmo Híbrido A* calcula rutas que minimizan las irregularidades de la superficie y priorizan regiones con gradientes más bajos, mejorando así la estabilidad y reduciendo las perturbaciones dinámicas. Estas rutas calculadas se utilizan luego para definir la entrada de control media para el algoritmo MPPI, que realiza una optimización localizada mientras se adhiere a la trayectoria consciente del terreno. Al integrar la orientación consciente del terreno a través del algoritmo Híbrido A* con el MPPI, la metodología propuesta automatiza la selección de la entrada de control media apropiada y mejora el rendimiento del control al incorporar explícitamente las propiedades del terreno en el proceso de planificación. Los resultados experimentales demuestran la capacidad del algoritmo para navegar terrenos complejos con reducidos movimientos de balanceo y cabeceo, contribuyendo a una mayor estabilidad y rendimiento.