基于势场法的二维路径规划MATLAB实现

资 源 简 介

本MATLAB程序完整实现了势场法路径规划算法，支持二维环境中起点、终点和障碍物的势场建模，包含引力场与斥力场计算及路径搜索功能。适用于机器人导航、自动驾驶等领域的路径规划仿真。

详 情 说 明

基于势场法的二维路径规划MATLAB程序实现

项目介绍

本项目实现了基于人工势场法的二维路径规划算法。通过构建目标点的引力场和障碍物的斥力场，形成引导移动物体运动的合势场，利用梯度下降法在势场中搜索从起点到终点的最优路径。该算法能够有效避开障碍物，实现平滑的路径规划。

功能特性

• 完整的势场建模：实现引力场和斥力场的数学建模与计算
• 实时可视化：动态显示势场分布和路径搜索过程
• 参数可调：支持引力增益系数、斥力增益系数等关键参数调整
• 性能分析：提供规划时间、路径长度等算法性能指标
• 多障碍物支持：可处理多个圆形障碍物的复杂环境

使用方法

基本参数设置

% 设置起点和终点坐标 start_point = [0, 0]; % 起点坐标[x,y] goal_point = [10, 10]; % 终点坐标[x,y]

% 设置障碍物信息[中心x,中心y,半径] obstacles = [3, 3, 1.5; % 障碍物1 7, 7, 1.0]; % 障碍物2

% 设置算法参数 params.att_gain = 1.0; % 引力增益系数 params.rep_gain = 0.8; % 斥力增益系数 params.max_iter = 1000; % 最大迭代次数 params.step_size = 0.1; % 步长

运行程序

执行主程序文件，程序将自动进行路径规划并显示结果。

结果输出

• 规划路径：包含所有路径点坐标的矩阵
• 势场可视化：二维/三维势场分布图
• 过程动画：路径搜索的实时动画演示
• 性能指标：规划时间、路径长度、成功标志等

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 推荐配置：4GB以上内存，支持图形显示

文件说明

主程序文件整合了势场法路径规划的核心功能，包括环境初始化、势场模型构建、路径搜索算法实现以及结果可视化。具体实现了起点终点设置、障碍物配置、引力场与斥力场计算、合力场生成、梯度下降路径优化、实时路径追踪、势场分布绘制和算法性能评估等完整流程。