аспирант.
Москва.
Moscow, 105005.
канд. техн. наук, доц.
Москва.
Ph. D., Associate Professor.
Moscow, 105005.
Для успешного осуществления запланированной миссии полета на Марс необходимо решение проблемы планирования пути движения марсохода по поверхности планеты с учетом особенностей рельефа местности.
Традиционные алгоритмы поиска пути, такие как A*, а также улучшенный алгоритм A* — D* и Field D*, которые успешно применялись на планетоходах в состоявшихся экспедициях на Луну и Марс, имеют проблему поиска кратчайшего оптимального пути.
В то же время такие улучшенные алгоритмы A*, как Basic Theta*, Lazy Theta* позволяют планировать движение в любом направлении и искать более короткие маршруты движения.
В данной статье на основе проведенного сравнительного анализа существующих алгоритмов A*, Basic Theta*, Lazy Theta* предложена новая модификация алгоритма планирования движения в любом направлении Lazy AT, позволяющая сократить время вычисления и получить более короткий путь от исходной до конечной точки маршрута.
На основе анализа поверхностных особенностей рельефа планеты можно судить о показателе опасности ее рельефа. Основной опасностью при движении по поверхности Марса для колесного марсохода являются наклоны и препятствия. Исходя из требований устойчивости положения марсохода при его движении и способности преодоления препятствий были выбраны следующие топографические коэффициенты для описания показателя опасности: угол наклона местности, шероховатость поверхности, размах рельефа.
В новой модификации алгоритма Lazy AT для получения безопасной траектории движения марсохода предлагается использовать индикатор опасности местности (индикатор риска), который учитывается в модификации алгоритма Risk Lazy AT.
Сравнительный анализ результатов моделирования алгоритмов Risk Lazy AT и Lazy Theta* показал, что предложенный новый алгоритм Risk Lazy AT может обеспечить безопасное движение подвижного объекта по поверхности планеты.
Основываясь на реальных данных о рельефе поверхности Марса, была разработана цифровая карта поверхности планеты и проведено моделирование пространственного маршрута движения марсохода с помощью нового алгоритма Risk Lazy AT.
In order to fulfill the corresponding task successfully, a crucial issue should be addressed is the path planning for the exploration of the Mars surface owing to the environmental features of the tough terrain. Traditional path planning algorithms, such as the A* algorithm and the improved A* algorithm — the algorithm D* and the Field D*, which have been successfully implemented on the planetary rover during the expeditions of the Moon and Mars, have the problem of finding the shortest optimal path. One of the more effective algorithms derived from the modified A* refers to the Basic Theta* or the Lazy Theta* algorithms, which are faster any-angle path planning. Additionally, the algorithms can find shorter routes. In this paper, derived from a comprehensive comparison of the existing algorithms (A*, Basic Theta* and Lazy Theta*), a novel modification of the Lazy AT methodology is proposed to reduce the calculation time and obtain a shorter path. Based on the analysis of the surface feature of the Mars topography, the corresponding safety indicator is discussed. The principal hazards of the wheeled vehicles during the exploration on the surface of the Mars are the slopes and the obstacles. According to the requirements for avoiding obstacles as well as the exploration stability of the Mars rover in the period of the exploration, the following topographic coefficients have been chosen to develop the hazard indicator, i.e., the inclination angle of the terrain, the surface roughness and the height difference of the terrain. In addition, to obtain a safe trajectory in algorithm Lazy AT on the Mars surface, the terrain hazard indicator (risk indicator) for the modification of the Risk Lazy AT algorithm is also proposed in this paper. The comparing analysis modeling results of the Risk Lazy AT and Lazy Theta* has shown that our proposed algorithm Risk Lazy AT can guarantee the safety movement of a mobile object during the exploration on the surface of the planet. In light of the real-world surface features of the Mars terrain, the digital map of the planet’s surface has been developed and the spatial routing of the rover has been tested with our novel proposed algorithm, so-called Risk Lazy AT.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.