路径规划——RRT算法
路径规划——RRT算法
算法原理
RRT算法的全称是快速扩展随机树算法(Rapidly Exploring Random Tree),它的思想是选取一个初始点作为根节点,通过随机采样,增加叶子节点的方式,生成一个随机扩展树,当随机树中的叶子节点包含了目标点或进入了目标区域,边可以在随机树中通过回溯的方式,找到这条从初始点到目标点的路径。
此算法的重点随机采样+步⻓限制+碰撞检测
算法流程:
1.初始化:以起点start
为根节点,创建一棵树(通常用二叉树表示),树的根节点表示起始位置。
2.随机采样:在搜索空间中随机生成一个点x_rand
。这个点可能在自由空间中,也可能在障碍物中。
3.寻找最近的节点:在当前的树中找到距离x_rand
最近的节点x_near
。
4.扩展树:从x_near
沿着指向x_rand
的方向移动一小步,生成一个新的节点x_new
。如果x_new
在自由空间中(即不与障碍物碰撞),则将x_new
加入到树中,并将x_near
和n_new
用一条边连接。
5.检查目标:检查x_new
是否在目标区域附近,这里的“附近”可以设置一个搜索距离来量化。如果是,则生成一条路径从起点到x_new
,并结束算法。
6.迭代:重复步骤2~步骤5,直到找到目标点goal
,或达到预设的迭代次数。
由于RRT采用随机采样的方法,RRT生成的路径通常不一定是最优路径,但可以通过多次运行RRT或结合其他优化算法来获得更优路径。
算法实现
import numpy as np
import random
import math
from itertools import combinations
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
import matplotlib.patches as patchesclass RRT:def __init__(self,start,goal,obstacles,board_size,max_try,max_dist,goal_sample_rate,env) -> None:self.start = self.Node(start,None,0)self.goal = self.Node(goal,None,0)self.obstacles = obstaclesself.board_size = board_sizeself.max_try = max_try # Number of iterationsself.max_dist = max_dist # Maximum sampling distanceself.goal_sample_rate = goal_sample_rateself.env = envself.inflation = 1self.searched = []class Node:def __init__(self,position,parent,cost):self.position = positionself.parent = parentself.cost = costdef run(self):cost,path = self.plan()self.visualize(cost,path)def plan(self):self.searched.append(self.start)closed_list = {self.start.position: self.start}# plan max_try timesfor i in range(self.max_try):node_rand = self.get_random_node()# visitedif node_rand.position in closed_list:continue# Get the nearest neighbor nodenode_near = self.get_nearest_neighbor(list(closed_list.values()),node_rand)# Get the new nodenode_new = self.get_new_node(node_rand,node_near)if node_new:closed_list[node_new.position] = node_newself.searched.append(node_new)dist = self.distance(node_new,self.goal)# Found goal successfullyif dist <= self.max_dist and not self.isCollision(node_new,self.goal):self.searched.append(self.goal)self.goal.parent = node_newself.goal.cost = node_new.cost + self.distance(self.goal,node_new)closed_list[self.goal.position] = self.goalcost, path= self.extractPath(closed_list)print("Exploring {} nodes.".format(i))return cost,pathreturn 0,Nonedef get_random_node(self) :"""Return a random node."""if random.random()>self.goal_sample_rate:node = self.Node((random.uniform(0,self.env.height),random.uniform(0,self.env.width)),None,0)else:node = self.Node(self.goal.position,None,0)return nodedef get_nearest_neighbor(self,node_list,node) -> Node:"""Return node that is nearest to 'node' in node_list"""dist = [self.distance(node, n) for n in node_list]node_near = node_list[int(np.argmin(dist))]return node_neardef get_new_node(self,node_rand,node_near):"""Return node found based on node_near and node_rand."""dx = node_rand.position[0] - node_near.position[0]dy = node_rand.position[1] - node_near.position[1]dist = math.hypot(dx,dy)theta = math.atan2(dy, dx)d = min(self.max_dist,dist)position = ((node_near.position[0]+d*math.cos(theta)),node_near.position[1]+d*math.sin(theta))node_new = self.Node(position,node_near,node_near.cost+d)if self.isCollision(node_new, node_near):return Nonereturn node_newdef isCollision(self,node1,node2):"""Judge collision from node1 to node2 """if self.isInObstacles(node1) or self.isInObstacles(node2):return Truefor rect in self.env.obs_rectangle:if self.isInterRect(node1,node2,rect):return Truefor circle in self.env.obs_circle:if self.isInterCircle(node1,node2,circle):return Truereturn Falsedef distance(self,node1,node2):dx = node2.position[0] - node1.position[0]dy = node2.position[1] - node1.position[1]return math.hypot(dx,dy)def isInObstacles(self,node):"""Determine whether it is in obstacles or not."""x,y = node.position[0],node.position[1]for (ox,oy,w,h) in self.env.boundary:if ox-self.inflation<x<ox+w+self.inflation and oy-self.inflation<y<oy+h+self.inflation:return Truefor (ox,oy,w,h) in self.env.obs_rectangle:if ox-self.inflation<x<ox+w+self.inflation and oy-self.inflation<y<oy+h+self.inflation:return Truefor (ox,oy,r) in self.env.obs_circle:if math.hypot(x-ox,y-oy)<=r+self.inflation:return Truereturn Falsedef isInterRect(self,node1,node2,rect):""""Judge whether it will cross the rectangle when moving from node1 to node2"""ox,oy,w,h = rectvertex = [[ox-self.inflation,oy-self.inflation],[ox+w+self.inflation,oy-self.inflation],[ox+w+self.inflation,oy+h+self.inflation],[ox-self.inflation,oy+h+self.inflation]]x1,y1 = node1.positionx2,y2 = node2.positiondef cross(p1,p2,p3):x1 = p2[0]-p1[0]y1 = p2[1]-p1[1]x2 = p3[0]-p1[0]y2 = p3[1]-p1[0]return x1*y2 - x2*y1for v1,v2 in combinations(vertex,2):if max(x1,x2) >= min(v1[0],v2[0]) and min(x1,x2)<=max(v1[0],v2[0]) and \max(y1,y2) >= min(v1[1],v2[1]) and min(y1,y2) <= max(v1[1],v2[1]):if cross(v1,v2,node1.position) * cross(v1,v2,node2.position)<=0 and \cross(node1.position,node2.position,v1) * cross(node1.position,node2.position,v2):return Truereturn Falsedef isInterCircle(self,node1,node2,circle):"""Judge whether it will cross the circle when moving from node1 to node2"""ox,oy,r = circledx = node2.position[0] - node1.position[0]dy = node2.position[1] - node1.position[1]# Projectiont = ((ox - node1.position[0]) * dx + (oy - node1.position[1]) * dy) / (dx * dx + dy * dy)# The projection point is on line segment ABif 0 <= t <= 1:closest_x = node1.position[0] + t * dxclosest_y = node1.position[1] + t * dy# Distance from center of the circle to line segment ABdistance = math.hypot(ox-closest_x,oy-closest_y)return distance <= r+self.inflationreturn Falsedef extractPath(self,closed_list):""""Extract the path based on the closed list."""node = closed_list[self.goal.position]path = [node.position]cost = node.costwhile node != self.start:parent = node.parentnode_parent = closed_list[parent.position]node = node_parentpath.append(node.position)return cost,pathdef visualize(self, cost, path):"""Plot the map."""....
结果图:
相关文章:

路径规划——RRT算法
路径规划——RRT算法 算法原理 RRT算法的全称是快速扩展随机树算法(Rapidly Exploring Random Tree),它的思想是选取一个初始点作为根节点,通过随机采样,增加叶子节点的方式,生成一个随机扩展树,当随机树中的叶子节点…...

OPCUA-PLC
下载opcua服务器(有PLC可以直连),UaAnsiCServer下载路径 双击运行如下,Endpoint显示opcua服务路径 opc.tcp://DESKTOP-9SD7K4B:48020 下载opcua客户端(类似编写代码连接操作),UaExpert下载路径 如果连接失败,有一个授权认证,点击同意就行 java代码实现连接opcUA操作 pom.…...

在Windows系统上部署PPTist并实现远程访问
在Windows系统上部署PPTist并实现远程访问 前言PPTist简介本地部署PPTist步骤1:获取PPTist步骤2:安装依赖步骤3:运行PPTist 使用PPTist远程访问PPTist步骤1:安装Cpolar步骤2:配置公网地址步骤3:配置固定公网…...

【Grafana】Prometheus结合Grafana打造智能监控可视化平台
✨✨ 欢迎大家来到景天科技苑✨✨ 🎈🎈 养成好习惯,先赞后看哦~🎈🎈 🏆 作者简介:景天科技苑 🏆《头衔》:大厂架构师,华为云开发者社区专家博主,…...

隐私计算实训营:SplitRec:当拆分学习遇上推荐系统
拆分学习的概念 拆分学习的核心思想是拆分网络结构。每一个参与方拥有模型结构的一部分,所有参与方的模型合在一起形成一个完整的模型。训练过程中,不同参与方只对本地模型进行正向或者反向传播计算,并将计算结果传递给下一个参与方。多个参…...

存在nginx版本信息泄露(请求头中存在nginx中间件版本信息)
在Nginx的配置文件中,server_tokens指令用于控制Nginx在HTTP响应头中包含的服务器版本信息,默认为true,开启状态。当设置为off时,Nginx将不会在响应头中包含任何服务器版本信息,仅显示“Server: nginx”这一行…...

在js中观察者模式讲解
在JavaScript中,观察者模式(Observer Pattern)是一种设计模式,允许一个对象(被观察者,Subject)维护一个依赖它的对象列表(观察者,Observer),并在它自身状态发生变化时自动通知这些观察者。观察者模式的典型使用场景包括事件系统、数据绑定和实时更新等情况。 一 、…...

java常用面试题-基础知识分享
什么是Java? Java是一种高级编程语言,旨在提供跨平台的解决方案。它是一种面向对象的语言,具有简单、结构化、可移植、可靠、安全等特点。 Java的主要特点是什么? Java的主要特点包括: 简单性:Java的语法…...

iOS——runLoop
什么是runloop RunLoop实际上就是一个对象,这个对象管理了其需要处理的事件和消息,并提供了一个入口函数来执行相应的处理逻辑。线程执行了这个函数后,就会处于这个函数内部的循环中,直到循环结束,函数返回。 RunLoo…...

python: 多模块(.py)中全局变量的导入
文章目录 global关键字可变类型和不可变类型数据的内存地址单模块(单个py文件)的全局变量示例总结 多模块(多个py文件)的全局变量from x import x导入全局变量示例 import x导入全局变量示例 总结 global关键字 global 的作用范围是模块(.py)级别: 当你在一个模块&…...

0基础学习爬虫系列:Python环境搭建
1.背景 当前网络资源更新非常快,然后对应自己感兴趣的内容,每天盯着刷网站又太费时间。我在尝试借助Ai,搭建一套自己知识抓取更新提醒的系统,这样可以用极少的时间,关注到自己感兴趣的信息。 其实,这套逻辑…...

Unity Shader实现简单的各向异性渲染(采用各向异性形式的GGX分布)
目录 准备工作 BRDF部分 Unity部分 代码 实现的效果 参考 最近刚结束GAMES202的学习,准备慢慢过渡到GAMES103。GAMES103的作业框架为Unity,并没有接触过,因此准备先学一点Unity的使用。刚好101和202都是渲染相关的,因此先学习…...

React开源框架之Refine
React Refine 是一个基于 React 的开源框架,它旨在帮助开发者快速构建企业级后台管理系统(Admin Panel)。Refine 是由 Retax 演变而来,它提供了一套完整的解决方案,用于构建 CRUD(创建、读取、更新、删除&a…...

【iOS】——渲染原理与离屏渲染
图像渲染流水线(图像渲染流程) 图像渲染流程大致分为四个部分: Application 应用处理阶段:得到图元Geometry 几何处理阶段:处理图元Rasterization 光栅化阶段:图元转换为像素Pixel 像素处理阶段࿱…...

详解CSS
目录 CSS 语法 引入方式 选择器 标签选择器 类选择器 ID选择器 通配符选择器 复合选择器 常用CSS color font-size border width和height padding 外边距 CSS CSS(Cascading Style Sheet),层叠样式表, ⽤于控制⻚⾯的样式. CSS 能够对⽹⻚中元素位置…...

Python执行cmd命令
在Python中执行cmd命令,可以使用内置的subprocess模块。以下是一个简单的例子,展示如何执行一个cmd命令并获取输出。 import subprocess# 要执行的cmd命令 cmd "dir"# 使用subprocess.run来执行命令 result subprocess.run(cmd, shellTrue,…...

基于激光雷达的无人机相互避障
本框架是基于激光雷达的无人机群自主避障代码: 其主体框架利用ORCA算法,他是经典的多智能体相互避障算法,此版本只能规避动态障碍物,不能规避环境形成的静态障碍物我们对ORVA算法稍作修改,使其可以分布式部署ÿ…...

Zookeeper基本原理
1.什么是Zookeeper? Zookeeper是一个开源的分布式协调服务器框架,由Apache软件基金会开发,专为分布式系统设计。它主要用于在分布式环境中管理和协调多个节点之间的配置信息、状态数据和元数据。 Zookeeper采用了观察者模式的设计理念,其核心…...

【生日视频制作】西游记孙悟空师徒提笔毛笔书法横幅AE模板修改文字软件生成器教程特效素材【AE模板】
生日视频制作教程西游记孙悟空师徒提笔毛笔书法横幅AE模板修改文字特效广告生成神器素材祝福玩法AE模板工程 怎么如何做的【生日视频制作】西游记孙悟空师徒提笔毛笔书法横幅AE模板修改文字软件生成器教程特效素材【AE模板】 生日视频制作步骤: 下载AE模板 安装AE…...

春日美食汇:基于SpringBoot的订餐平台
2 系统关键技术 2.1JSP技术 JSP(Java脚本页面)是Sun和许多参与建立的公司所提倡的动态web技术。将Java程序添加到传统的web页面HTML文件()。htm,。Html) [1]。 JSP这种能够独立使用的编程语言可以嵌入在html语言里面运行,正因为JSP参照了许多编程语言的特性…...

微信小程序中如何监听元素进入目标元素
Page({onLoad: function(){// 如果目标节点(用选择器 .target-class 指定)进入显示区域以下 100px 时,就会触发回调函数。wx.createIntersectionObserver().relativeToViewport({bottom: 100}).observe(.target-class, (res) > {res.inter…...

华为 HCIP-Datacom H12-821 题库 (6)
有需要题库的可以看主页置顶 V群仅进行学习交流 1.转发表中 FLAG 字段中B 的含义是? A、可用路由 B、静态路由 C、黑洞路由 D、网关路由 答案:C 解析: 可用路由用U 表示,静态路由用 S 表示,黑洞路由用 B 表示&#x…...

常见的pytest二次开发功能
pytest框架的二次开发主要是为了满足特定的测试需求或扩展其功能。以下是一些常见的pytest二次开发的功能及其实例,以及如何进行开发的大致步骤: 常见的pytest二次开发功能 定制化测试报告: 功能描述:pytest默认生成的测试报告可…...

Linux下安装MySQL8.0
一、安装 1.下载安装包 先创建一个mysql目录,在将压缩包下载到此 # 下载tar包 wget https://dev.mysql.com/get/Downloads/MySQL-8.0/mysql-8.0.20-linux-glibc2.12-x86_64.tar.xz等待下载成功 2.解压mysql8.0安装包 tar xvJf mysql-8.0.20-linux-glibc2.12-x86…...

【Python】CSV文件的简单使用
1.读取CSV文件 import csvpath "123.csv"with open(path) as f: # 打开csv文件csvReader csv.reader(f) # 读文件建立Reader对象listReader list(csvReader) # 将数据转换成列表print(listReader)2.写入CSV文件 import csvpath "123.csv"with ope…...

jobs命令
jobs命令是Unix/Linux shell中的一个内置命令,用于显示当前shell中正在运行的作业(job)的状态。作业是指在后台执行的命令或命令序列。 jobs命令的基本用法 显示所有作业的状态 当你在终端中启动一个命令并在其后加上&符号时ÿ…...

《深入浅出WPF》读书笔记.11Template机制(上)
《深入浅出WPF》读书笔记.11Template机制(上) 背景 模板机制用于实现控件数据算法的内容与外观的解耦。 《深入浅出WPF》读书笔记.11Template机制(上) 模板机制 模板分类 数据外衣DataTemplate 常用场景 事件驱动和数据驱动的区别 示例代码 使用DataTemplate实现数据样式…...

C语言程序设计(算法的概念及其表示)
一、算法的概念 一个程序应包括两个方面的内容: 对数据的描述:数据结构 对操作的描述:算法 著名计算机科学家沃思提出一个公式: 数据结构 +算法 =程序 完整的程序设计应该是: 数据结构+算法+程序设计方法+语言工具 广义地说,为解决一个问题而采取的方法和步骤…...

【最新华为OD机试E卷-支持在线评测】猜数字(100分)多语言题解-(Python/C/JavaScript/Java/Cpp)
🍭 大家好这里是春秋招笔试突围 ,一枚热爱算法的程序员 ✨ 本系列打算持续跟新华为OD-E/D卷的三语言AC题解 💻 ACM金牌🏅️团队| 多次AK大厂笔试 | 编程一对一辅导 👏 感谢大家的订阅➕ 和 喜欢💗 🍿 最新华为OD机试D卷目录,全、新、准,题目覆盖率达 95% 以上,…...

上海亚商投顾:深成指、创业板指均涨超1%,华为产业链反复活跃
上海亚商投顾前言:无惧大盘涨跌,解密龙虎榜资金,跟踪一线游资和机构资金动向,识别短期热点和强势个股。 一.市场情绪 大小指数昨日走势分化,沪指全天震荡调整,2800点失而复得,深成指、创业板指…...