Optimal path planning in nonconvex free spaces poses substantial computational challenges. A common approach formulates such problems as mixed-integer linear programs (MILPs); however, solving general MILPs is computationally intractable and severely limits scalability. To address these limitations, we propose HZ-MP, an informed Hybrid Zonotope-based Motion Planner, which decomposes the obstacle-free space and performs low-dimensional face sampling guided by an ellipsotope heuristic, thereby concentrating exploration on promising transition regions. This structured exploration mitigates the excessive wasted sampling that degrades existing informed planners in narrow-passage or enclosed-goal scenarios. We prove that HZ-MP is probabilistically complete and asymptotically optimal, and demonstrate empirically that it converges to high-quality trajectories within a small number of iterations.


翻译:非凸自由空间中的最优路径规划面临严峻的计算挑战。现有方法通常将此类问题建模为混合整数线性规划(MILP),然而求解通用MILP在计算上难以处理,严重限制了其可扩展性。为解决这些局限,我们提出HZ-MP,一种基于混合Zonotope的启发式运动规划器,该方法将障碍物自由空间进行分解,并利用椭球体启发式引导实现低维面采样,从而将探索聚焦于有前景的过渡区域。这种结构化探索机制有效减少了现有启发式规划器在狭窄通道或封闭目标场景中因过度无效采样导致的性能退化问题。我们证明了HZ-MP具有概率完备性和渐进最优性,并通过实验表明该方法可在少量迭代内收敛到高质量轨迹。

0
下载
关闭预览

相关内容

《动态对抗环境下无人机路径规划算法》
专知会员服务
40+阅读 · 2025年7月22日
【阿姆斯特丹博士论文】带约束学习的优化算法
专知会员服务
20+阅读 · 2025年4月4日
《通信和导航中的优化算法设计》美国空军研究实验室
专知会员服务
40+阅读 · 2022年8月19日
综述:军事应用中使用的一些重要算法
专知
13+阅读 · 2022年7月3日
【泡泡图灵智库】HSfM: 混合运动恢复结构(CVPR)
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2018年12月13日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
1+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
3+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
5+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
7+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
5+阅读 · 5月29日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员