Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

64 Suchalgorithmen
Wo noch A* mit gewichtetem Abstand ein Fehlverhalten aufwies (Abb. 6.7), berechnet A* mit
gewichteter Orientierung eine korrekte Bahn, sogar mit Rangieren, um das Ziel hinter der Startkonfiguration
zu erreichen. Auch die Äquidistanz der Primitiven ist nicht mehr notwendig, denn es
wird die Primitive bevorzugt, die besser Richtung Ziel zeigt, um sich in diese Richtung auszubreiten
(Abb. 6.9).
Wo der A* Algorithmus mit gewichtetem Abstand noch seine Vorteile hat, hat die gewichtete Orientierung
leider ihren Nachteil, denn kommt ein Hindernis in den Weg zwischen Start- und Endkonfiguration,
werden Primitiven mit Ausrichtung zum Ziel bevorzugt, so dass um das Hindernis nur schwer
umfahren werden kann, denn dafür muss man mit der Orientierung vom Ziel abweichen. Die Suche
breitet sich Konusartig aus, bis diese am Hindernis vorbeiführt. Zum Vergleich sind in (Abb. 6.10) der
euklidische Abstand und der gewichtete Abstand, neben der gewichteten Orientierung als Heuristik
abgebildet.
(a) Euklidischer Abstand (b) Gewicht w = 2 (c) Gewichtete Orientierung mit w = 1
(Abb. 6.10): A* mit unterschiedlichen Heuristiken im Vergleich in einem Szenario mit Hindernis.
Euklidischer Abstand Gewicht w = 2 Gewichtete Orientierung
Weglänge in [m] 21,21 22,30 21,59
Abstand zum Ziel [m] 0,45 0,88 0,36
Berechnungszeit [ms] 287 717 26,4 6 257
Expandierte Knoten 58 343 110 11 271
Knoten auf dem Heap 291 710 545 56 350
Knoten in Open Set 69 344 252 10 055
Knoten in Closed Set 105 184 277 27 966
(Tab. 6.4): Messdaten zu (Abb. 6.10).
Die Tabelle (Tab. 6.4) zeigt, dass die gewichtete Orientierung bei einem Hindernis mit ≈ 6 Sekunden
nicht der schnellste Algorithmus ist, der jedoch um Faktor 50 schneller ist als der naive Ansatz
mit dem euklidischen Abstand. Mit 21, 95m liefert dieser einen nur um 0, 29m längeren Weg, der nur
≈ 1, 3% länger ist als der optimale.