基于改进A*算法的自主导航水上垃圾收集船

田晓雪; 吴梦婷; 范例

江苏海洋大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 35 ›› Issue (2) : 36 -49.

基于改进A^*算法的自主导航水上垃圾收集船

田晓雪, 吴梦婷, 范例

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摘要

为解决动态水面环境下垃圾清理装备路径规划适应性差、能耗高的问题，提出一种基于改进A^*算法的自主导航水上垃圾收集船。在算法层面，通过3项核心改进增强传统A^*算法：在代价函数中显式融合风、流环境扰动模型；采用轻量级后处理策略实现冗余节点去除与在线搜索剪枝；基于时间离散化方法进行动态障碍物轨迹预测与避障。为承载算法，同步设计了高稳定性双体船体、太阳能追踪能源系统及虹吸式收集装置。仿真与实物验证结果表明：在20 m×20 m,36 m×36 m,50 m×50 m3种仿真水域中，改进A^*算法使路径规划时间较传统A^*算法缩短约67%，与Theta*,Hybrid A^*及JPS等主流算法相比，路径规划长度缩短约49%～52%；在实船实验中，改进A^*算法在线规划时间缩短28.9%，所规划路径的平均跟踪误差降低53.3%，并最终使任务总耗时与估算能耗分别减少14.0%和20.8%，为智能化水面清洁提供了一种高效、鲁棒且具备工程可行性的技术途径。