仪器仪表学报

作者：苏毅，吴文欢，李鼎鑫

单位：苏毅,湖北汽车工业学院智能网联汽车学院十堰442002,20230053@huat.edu.cn,吴文欢,湖北汽车工业学院智能网联汽车学院十堰442002,,李鼎鑫,航天时代飞鸿技术有限公司北京102199,lee_dx@foxmail.com,

关键词：路径规划;分层栅格地图;移动机器人;A*算法;油田巡检

针对非平坦地形环境下移动机器人路径规划存在的存储效率低与地形适应性不足问题，提出一种基于双分辨率分层栅格地图的改进A*路径规划算法。该算法通过构建由高分辨率障碍物层和低分辨率高程层组成的复合栅格地图，其中障碍物层采用二值化表征刚性障碍分布，高程层基于数字高程模型量化地形起伏特征，从而实现地形特征的分层描述。在此基础上改进A*算法，重构其动态加权复合代价函数，改进后的算法在移动代价函数中引入地形坡度约束、能耗权重与安全系数三重优化维度，将启发式函数扩展为融合空间距离、坡度均方根及地形风险值的多模态评价指标，并设计基于距离敏感的动态权重调节策略，通过Sigmoid函数实现全局启发式搜索与局部路径优化的平滑过渡。实验表明，在边长为700m×700m的矩形测绘范围内，双分辨率分层栅格地图结构相较三维栅格地图减少61.7%存储负载；相较于传统A*算法，该方法规划路径的高程波动标准差降低38.9%。机器人实体实验验证了该方法可有效规避陡坡地形与障碍物。工程应用实验表明，该方法在在油田巡检等大尺度非结构化场景中内存占用减少62%，路径规划响应时间低于6.9s，规划的路径具备平缓低起伏特性。

来源：2025年第3期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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