СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ 3D-КАРТИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Аннотация

В современной топологии многие навигационные роботы часто используют уже изведанную территорию и используют уже построенные графы, но разработка автономной системы в ранее неизвестной среде при минимальных данных и ограниченном поле зрении еще не были однозначно разработаны. Многие структуры городов или комплексные местности создают замкнутые циклы, из-за которых автономные роботы не могут выйти без стороннего вмешательства. Данная работа рассматривает сравнение со существующими алгоритмами RRT* и D*Lite с построением графа в неизвестной среде с интеграцией обхода препятствий с использованием детерминированных путей при открытости местности.

Созданный алгоритм в работе строит топографический граф, который создает узлы для будущего графа, которые образуют циклы. Когда цикл построен, через узлы использован алгоритм для выхода из цикла для дальнейшего исследования местности.

Целью работы является анализ как себя проявляет алгоритм построения графа в динамической среде в сравнении с RRT* и D*Lite, где объекты статичные и динамичные. Для достижения цели были выполнены следующие задачи: построение 2D карты с случайными объектами и пунктами назначения, обучение нейронных агентов для обнаружения возможных узлов и выхода из них, построение оптимального пути от точки до точки, используя минимум вычислений при достаточно открытой местности.

Три метода были простимулированы одновременно на 40 разных ситуациях с разными изначальными параметрами. Гибридный метод построения пути достиг цели в половине всех тестов, где в среднем они приблизились к цели на 27.7%. Самый высокий результат показал RRT* в 37.3%, только для достижения цели потребовалось в среднем 1409 узлов, что вдвое больше, чем предложенный метод в работе. D*Lite завершил обучение с результатом 3% пройденного пути, так как при сложных вычислениях и под интенсивным движением преград были созданы замкнутые циклы.