Theta*：网格上的任意角度路径规划
计算几何
2014-01-17 v1 人工智能
摘要
包含阻塞和未阻塞单元的网格常用于在机器人和电子游戏中表示地形。然而，由于网格边缘构成的路径的航向受到人为限制，它们可能比地形中真正的最短路径更长。我们提出了两种新的正确且完备的任意角度路径规划算法，以避免这一缺陷。Basic Theta* 和 Angle-Propagation Theta* 均为 A* 的变体，它们沿着网格边缘传播信息，但不将路径限制在网格边缘上。Basic Theta* 简单易懂且易于实现，速度快且能找到较短的路径。然而，它不能保证找到真正的最短路径。Angle-Propagation Theta* 通过在扩展顶点时传播角度范围，实现了比 Basic Theta* 更好的每次顶点扩展的最坏情况复杂度，但它更复杂，速度不如前者快，且找到的路径略长。我们将 Basic Theta* 和 Angle-Propagation Theta* 统称为 Theta*。Theta* 具有独特的性质，我们对此进行了详细分析。我们通过实验表明，与带有路径后平滑的 A* 以及 Field D*（据我们所知，这是除 Theta* 外唯一一种沿网格边缘传播信息但不将路径限制在网格边缘上的 A* 变体）相比，它能找到更短的路径，且运行时间与网格上 A* 的运行时间相当。最后，我们将 Theta* 扩展至包含具有非均匀遍历代价的未阻塞单元的网格，并引入了 Theta* 的变体，这些变体在路径长度和运行时间之间提供了不同的权衡。
引用
@article{arxiv.1401.3843,
title = {Theta*: Any-Angle Path Planning on Grids},
author = {Kenny Daniel and Alex Nash and Sven Koenig and Ariel Felner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.3843},
year = {2014}
}