MATLAB三维路径规划仿真系统：基于DEM的自主避障A*算法实现

资 源 简 介

本MATLAB项目利用数字高程模型(DEM)数据，预处理为.xyz点云格式，在三维环境中模拟雷达威胁区域，采用A*搜索算法进行自主避障路径规划，生成可视化三维轨迹图，适用于无人机、机器人等三维导航仿真场景。

详 情 说 明

基于数字高程模型的三维自主避障路径规划仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个三维自主避障路径规划仿真系统，能够处理数字高程模型（DEM）数据，在三维地形环境中进行威胁建模，并运用A*搜索算法规划最优避障路径。系统集成了DEM数据解析、三维环境建模、路径规划算法和可视化功能，为无人机、机器人等三维导航应用提供完整的仿真解决方案。

功能特性

• DEM数据预处理：支持GeoTIFF/ASCII Grid格式DEM文件解析，转换为三维点云坐标数据（.xyz格式）
• 三维环境建模：可配置多个雷达威胁区域（球体/圆柱体障碍物），设置安全距离阈值
• 智能路径规划：三维A*搜索算法，支持自定义启发式函数和三维邻域节点扩展策略
• 多维可视化：三维地形曲面渲染、威胁区域透明着色、最优路径动态轨迹绘制
• 完整结果输出：生成路径规划数据（节点坐标、路径长度、计算时间）和可视化图形

使用方法

1. 准备输入数据：

- 放置DEM文件到指定目录（支持GeoTIFF或ASCII Grid格式） - 配置威胁参数文件（定义雷达位置、威胁半径、安全距离） - 设置路径起止点三维坐标

1. 运行系统：

```bash # 在MATLAB环境中运行主程序 main

1. 获取输出结果：

- 预处理后的.xyz地形数据文件 - 路径规划结果数据（包含详细路径信息） - 三维可视化图形显示避障轨迹

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 必备工具箱：Image Processing Toolbox, Mapping Toolbox（用于DEM处理）
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡（确保三维可视化流畅运行）

文件说明

主程序文件作为系统的核心调度单元，实现了从数据输入到结果输出的完整处理流程。其主要功能包括：协调DEM数据读取与格式转换过程，构建包含地形和威胁区域的三维环境模型，调用三维A*算法进行路径搜索计算，管理可视化模块生成地形渲染、障碍物显示和路径轨迹，并负责将中间数据与最终结果输出到指定文件。该文件通过模块化集成确保了各功能组件的高效协同工作。