裝備野外通行路徑優(yōu)化算法研究進展

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）

1 引言

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……