基于A*算法的MATLAB路径规划仿真系统

资 源 简 介

本项目实现基于A*算法的二维栅格地图机器人路径规划仿真，支持自定义障碍物布局与起止点设置，提供动态搜索过程可视化与最优路径生成功能。适用于机器人导航与算法教学演示。

详 情 说 明

基于A*算法的二维环境机器人路径规划仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于A*算法的机器人路径规划仿真程序。系统能够在用户自定义的二维栅格地图中，自动计算从指定起点到目标终点的最优路径。通过动态可视化技术，完整展示了A*算法的搜索过程（包括OpenList与CloseList的扩展）以及最终规划出的路径结果。该系统适用于移动机器人、无人机等智能设备的路径规划算法研究、教学演示与性能评估。

功能特性

• 核心路径规划：采用A*搜索算法，确保在二维栅格环境中找到起点至终点的最短路径。
• 灵活地图配置：支持用户自定义地图尺寸、障碍物布局、起点与终点位置。
• 启发函数优化：提供可配置的启发函数（如曼哈顿距离、欧几里得距离）及其权重参数，以平衡搜索效率与最优性。
• 代价自定义：允许设置不同的移动代价（如四方向/八方向移动，代价可调）。
• 动态障碍物模拟（可选）：可模拟环境中动态出现的障碍物，测试算法的实时重规划能力。
• 过程可视化：实时动画显示算法搜索过程，清晰呈现OpenList与CloseList的演化。
• 结果输出：输出最优路径坐标序列、路径总长度，并生成包含障碍物标记的最终路径规划图。

使用方法

1. 准备输入数据：

- 定义地图矩阵：用0表示自由区域，1表示障碍物。 - 设置起点坐标 [x_start, y_start] 和终点坐标 [x_goal, y_goal]。 - （可选）配置启发函数权重、移动代价模式、是否开启动态障碍物等参数。

1. 运行仿真：

- 执行主程序，系统将开始路径规划并启动可视化仿真。

1. 查看结果：

- 在命令行或指定输出变量中获取规划出的路径坐标序列和总路径长度。 - 观察动态生成的搜索过程动画与最终路径结果图。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB (推荐 R2018a 或更高版本)
• 必要工具包：MATLAB 基础安装即可运行，无需额外工具箱。

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括地图数据的初始化与验证、A*搜索算法的完整实现、启发式函数的计算与调用、路径回溯以生成最终路径序列，以及整个搜索过程与规划结果的可视化展示。它作为程序的入口点，协调各个功能模块的执行流程，并负责处理用户输入参数与最终结果的输出。