Усовершенствованный метод динамического окна для локальной навигации в условиях множества препятствий

Авторы

  • И Тан Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Юрьевич Перцев Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Диана Вячеславовна Куприянова Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

метод динамического окна, планирование местного пути, оптимизация для множества препятствий, глобальная и локальная координация, плавность траектории, автономный обход препятствий

Аннотация

Рассматриваются ограничения классического метода динамического окна в задачах локального планирования траектории: отсутствие плавности траектории, неустойчивость состояния, недостаточная адаптация к глобальной навигации. В качестве решения предлагается усовершенствованный метод динамического окна, работающий в условиях множества препятствий. Данный метод оптимизирует оценку траектории за счет введения нескольких дополнительных параметров: двустороннего отклонения от курса, соблюдения общей траектории, контроля изменения кривизны и подавления рывков при движении. Они интегрированы в единую функцию оценки, которая способствует более плавному, обоснованному и динамически повторяемому созданию траектории. Для проверки эффективности предлагаемого метода проводится серия экспериментов с применением различных карт, включающих как простое, так и сложное окружение. Усовершенствованный метод сравнивается с классическим методом динамического окна и несколькими его улучшенными вариантами. Устанавливается, что предлагаемый метод достигает более высоких характеристик с точки зрения качества пути, безопасности и общей надежности планирования, демонстрируя улучшенную адаптивность и надежность при решении сложных навигационных задач.

Биографии авторов

  • И Тан, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь

    аспирант кафедры информационных технологий автоматизированных систем факультета информационных технологий и управления. Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент О. В. Герман

  • Дмитрий Юрьевич Перцев, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь

    кандидат технических наук, доцент; доцент кафедры электронных вычислительных машин факультета компьютерных систем и сетей

  • Диана Вячеславовна Куприянова, Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, г. Минск, Беларусь

    старший преподаватель кафедры электронных вычислительных машин факультета компьютерных систем и сетей

Библиографические ссылки

  1. Yang L, Li P, Qian S, Quan H, Miao J, Liu M, et al. Path planning technique for mobile robots: a review. Machines. 2023;11(10):980. DOI: 10.3390/machines11100980.
  2. Sánchez-Ibáñez JR, Pérez-del-Pulgar CJ, García-Cerezo A. Path planning for autonomous mobile robots: a review. Sensors. 2021;21(23):7898. DOI: 10.3390/s21237898.
  3. Fox D, Burgard W, Thrun S. The dynamic window approach to collision avoidance. IEEE Robotics & Automation Magazine. 1997;4(1):23–33. DOI: 10.1109/100.580977.
  4. Gong X, Gao Y-F, Wang F-B, Zhu D-R, Zhao W, Wang F, et al. A local path planning algorithm for robots based on improved DWA. Electronics. 2024;13(15):2965. DOI: 10.3390/electronics13152965.
  5. Liu A-Z, Liu C, Li L, Wang R-C, Lu Z. An improved fuzzy-controlled local path planning algorithm based on dynamic window approach. Journal of Field Robotics. 2024;42(2):430 – 454. DOI: 10.1002/rob.22419.
  6. Wang Z, Li G. Research on path planning algorithm of driverless ferry vehicles combining improved A* and DWA. Sensors. 2024;24(13):4041. DOI: 10.3390/s24134041.
  7. Lu Y, Da C. Global and local path planning of robots combining ACO and dynamic window algorithm. Nature: Scientific Reports. 2025;15:9452. DOI: 10.1038/s41598-025-93571-8.
  8. Sang W, Yue Y, Zhai K, Lin M. Research on AGV path planning integrating an improved A* algorithm and DWA algorithm. Applied Sciences. 2024;14(17):7551. DOI: 10.3390/app14177551.
  9. Zhang Z, Xue Y, Figueroa N, Åkesson K. Gradient field-based dynamic window approach for collision avoidance in complex environments. arXiv:2504.03260v2 [Preprint]. 2025 [cited 2025 October 12]: [6 p.]. Available from: https://arxiv.org/abs/2504.03260v2.
  10. Henkel C, Bubeck A, Xu W. Energy efficient dynamic window approach for local path planning in mobile service robotics. IFAC-Papers Online. 2016;49(15):32–37. DOI: 10.1016/j.ifacol.2016.07.610.
  11. Liu A-Z, Liu C, Li L, Wang R-C, Lu Z. An improved fuzzy-controlled local path planning algorithm based on dynamic window approach. Journal of Field Robotics. 2025;42(2):430 – 454. DOI: 10.1002/rob.22419.
  12. Missura M, Bennewitz M. Predictive collision avoidance for the dynamic window approach. In: Institute of Electrical and Electronics Engineers. 2019 International conference on robotics and automation; 2019 May 20 –24; Montreal, Canada. Montreal: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2019. p. 8620 – 8626. DOI: 10.1109/ICRA.2019.8794386.
  13. Abubakr OA, Jaradat MA, Abdel-Hafez MF. Intelligent optimization of adaptive dynamic window approach for mobile robot motion control using fuzzy logic. IEEE Access. 2022;10:119368 –119378. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3220703.
  14. Wu C, Yu W, Li G, Liao W. Deep reinforcement learning with dynamic window approach based collision avoidance path planning for maritime autonomous surface ships. Ocean Engineering. 2023;284:115208. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.115208.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2026-09-25

Выпуск

№ 2 (2026): Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика

Раздел

Теоретические основы информатики

Лицензия

Copyright (c) 2026 Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

[1]
Тан, И. и др. 2026. Усовершенствованный метод динамического окна для локальной навигации в условиях множества препятствий. Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. 2 (сен. 2026), 110–121.