常寧東,程鵬達,馮 春,2*,王理想,李玉瓊,2*
(1.中國科學院 力學研究所,北京 100190;2.中國科學院大學 工程科學學院,北京 100049)
隨著科技的進步與軍事力量的發(fā)展,野外路徑優(yōu)化在軍事戰(zhàn)場環(huán)境分析中的地位日益提升[1-3]。通過野外路徑優(yōu)化技術(shù),可以對戰(zhàn)場環(huán)境進行模擬分析,以此指揮軍事裝備、機器人、智能設(shè)備和人員的行動[4]。目前,野外路徑優(yōu)化也廣泛應用于野外災情救援、軍事定向越野和自駕旅游等。確定高效可行的野外路徑并進行路徑優(yōu)化可以保障野外活動的準確開展,縮短軍事裝備、救災裝備和旅游裝備的野外行駛時間,降低軍事活動和救災避險活動中的損失[5]。
與城市道路優(yōu)化不同,野外環(huán)境下的道路不具備道路結(jié)構(gòu)化及交通規(guī)則信息;基于既有道路的路徑優(yōu)化是典型的線狀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題,而野外環(huán)境的通行路徑優(yōu)化則是典型的面狀優(yōu)化問題。同時,野外環(huán)境中具有多種阻礙裝備正常運行的障礙物和未知威脅,由于地表屬性較為復雜,會存在坑洼、泥濘的道路,因此會對裝備的行進造成多種影響或阻礙。
野外環(huán)境下路徑優(yōu)化是指在有界空間內(nèi)根據(jù)感知系統(tǒng)輸入的野外環(huán)境信息,在考慮到環(huán)境和裝備等多種約束條件的基礎(chǔ)上,生成從初始位置到達指定目標的高效安全的優(yōu)化行駛路徑。在工程裝備在野外復雜地面上行進路徑的選擇和優(yōu)化過程中,土地類型(農(nóng)業(yè)、灌木叢、森林、濕地、城市等)、地形特征(坡度、表面粗糙……