计算机科学与探索

作者：刘亚杰, 秦力, 余松芹, 杨丰锐, 王军, 祁永强

单位：1. 中国矿业大学 数学学院，江苏 徐州 2211162. 中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116

关键词：拓扑路径,混合A*算法,维诺势场,路径规划

基金：新疆厅厅联动项目（2023B01006-1）；国家自然科学基金（61304088）；中国矿业大学重大项目培育专项（2020ZDPY0217）；中国矿业大学实验室开放基金（2020SYKF42）；中国矿业大学融合创新培育专项（2023ZDPYRH11）；中国矿业大学科研基地建设专项（2024KYJD2008）。

路径规划旨在给定的环境中，为移动对象找到一条从起点到目标点的最优或可行路径。现有的路径规划方法在地下空间中环境信息构建、可行路径搜索、障碍碰撞风险等方面存在不足，导致路径规划结果缺乏泛化性、高效性以及运动可行安全性。提出了一种基于拓扑信息引导的时空状态图搜索（TG-SGS）算法。设计基于广义维诺图的拓扑引导路径生成机制，充分利用了环境中可行空间的连通信息，得到一条先验路径，避免了盲目搜索；基于非完整运动学约束，通过生成连接两个状态的运动基元，进行增量式时空状态节点扩展，实现节点的变步长生长，并结合虚拟通道限制节点扩展及Reeds-Shepp曲线加速连接策略提升算法效率，有效改善了路径冗余搜索问题；设计了一种可以评估碰撞风险的维诺势场函数，平衡了避障行为与路径优化的优先级，进一步提高了路径的安全性。实验结果表明，提出的算法TG-SGS在简单环境、迷宫环境、实际室内环境中均优于主流路径规划方法，有效提升了路径规划效率和质量。

来源：2026年第2期

《计算机科学与探索》期刊编辑部

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