01
航点规划概述
什么是航点规划、应用场景（无人机、机器人、自动驾驶）、课程整体框架。
概念入门
02
坐标系与变换
全局坐标系、局部坐标系、齐次变换矩阵、欧拉角与四元数。
数学基础
03
环境建模
栅格地图、八叉树地图、点云地图、拓扑地图的构建与选择。
地图感知
04
图搜索基础
图论基础、深度优先搜索(DFS)、广度优先搜索(BFS)、Dijkstra算法原理。
搜索经典
05
A*算法详解
启发式函数设计、A*算法流程、权重调整、工程实现技巧。
核心启发式
06
A*算法优化
JPS跳点搜索、双向A*、分层A*、内存优化策略。
加速工程
07
Dijkstra与A*对比
算法复杂度分析、适用场景对比、实际项目选型建议。
分析选型
08
RRT算法
快速随机搜索树原理、RRT基本实现、RRT-Connect双向搜索。
随机采样
09
RRT*与优化
渐进最优RRT*、RRT*-Smart、 Informed RRT*、收敛速度优化。
最优渐进
10
PRM算法
概率路线图原理、构建与查询阶段、Lazy PRM、多查询优化。
概率多查询
11
路径平滑处理
B样条曲线、贝塞尔曲线、三次样条插值、路径光顺算法。
平滑曲线
12
轨迹生成
时间参数化、梯形速度规划、S形速度规划、T型速度曲线。
速度时间
13
动态窗口法(DWA)
速度空间搜索、评价函数设计、避障与目标导向平衡。
局部避障
14
时间弹性带(TEB)
轨迹优化模型、约束处理、实时性优化、与DWA对比。
弹性优化
15
模型预测控制(MPC)
MPC原理、路径跟踪MPC、避障MPC、工程落地难点。
预测控制
16
人工势场法
引力场与斥力场、局部极小值问题、改进势场法、混合方法。
势场经典
17
VFH算法
向量场直方图、极坐标直方图构建、方向选择策略、参数调优。
直方图避障
18
D*与D* Lite
动态环境下的路径规划、增量式搜索、重规划策略、应用案例。
动态增量
19
LPA*算法
终身规划A*、增量式更新、与D* Lite对比、适用场景分析。
终身增量
20
蚁群算法(ACO)
群体智能原理、信息素更新机制、路径构建、参数调优。
群体仿生
21
遗传算法(GA)
编码方式、选择交叉变异操作、适应度函数设计、混合策略。
进化优化
22
粒子群算法(PSO)
粒子更新公式、惯性权重、局部与全局最优、路径规划应用。
群智能PSO
23
强化学习路径规划
马尔可夫决策过程、Q-Learning、DQN、策略梯度方法。
RL学习
24
多机器人路径规划
协同规划、冲突解决、优先级规划、分布式方法。
多机协同
25
三维航点规划
三维空间搜索、RRT*在三维中的应用、八叉树路径规划。
3D空间
26
实时性与性能优化
算法复杂度分析、并行计算、GPU加速、嵌入式优化。
性能加速
27
路径评价指标
路径长度、平滑度、安全性、时间代价、多目标优化。
评价指标
28
传感器融合与定位
IMU、GPS、激光雷达、视觉SLAM、EKF融合。
融合定位
29
工程实践与调试
ROS导航栈、仿真环境搭建、参数调优、常见问题排查。
ROS实战
30
综合项目实战
从零搭建航点规划系统、算法选型、系统集成、性能评估。
项目综合