美章网 精品范文 发展路径规划范文

发展路径规划范文

发展路径规划

发展路径规划范文第1篇

[内容提要]文化旅游业是传统业态向新兴业态过渡的典型领域,文化旅游业的发展必将成为引领区域经济增长、区域环境改善的重要抓手。因此,文化旅游发展也将成为各级政府顶层设计的重要领域。文化旅游产业发展的顶层设计,短期应主抓“三项工作”,中期应打造“三大工程”,长期应注重“三大效应”。

[关 键 词]文化旅游;发展路径;规划

文化旅游产业是一种特殊的综合性产业,具有关联性高、涉及面广、辐射性大、带动性强等特点,因而成为当前经济发展中最具有活力的产业,也是全国各地政府部门与文化企业热衷的领域。

文化旅游产业规划需要顶层设计以宏观视角布局谋划。如果从时间线考虑产业的发展路径,依照惯例会划分为短期、中期、长期,每一段时期的长短并没有明确的时间界定标准,而是以达到某种结果而划分的。就文化旅游产业发展的顶层设计来说,笔者认为,短期应主抓“三项工作”,中期应打造“三大工程”,长期应注重“三大效应”。

一、短期的“三项工作”

一个城市或地区未来是否有发展文化旅游业的想法,必须着眼于本地区的实际。短期内必须要抓好以下三项工作:

(一)梳理工作。文化旅游产业必须要有资源支撑,这些支撑可以看作是“相对独立的旅游元素”。梳理工作的主旨在于将区域内具备发展潜力的旅游元素逐一挑选、甚至挖掘出来,摸清家底,形成清单,以备日后整体规划。

旅游资源的梳理工作应该注意一个重点领域――旅游元素的挖掘。民间有很多“深藏不露”的好去处,只因知名度低,人迹罕至,因此被人忽略忘记。如果这样的景点在一定程度上具备开发的条件,就必须从长远发展的角度加以重视。同时,在梳理的过程中也不能将目光集中在“自然风光”上,要兼顾甚至格外重视人文旅游元素,质朴的民风,奇特的民俗,古老的文化,绝版的传承……这些都是在未来存在发展可能的旅游元素,应该在最初的梳理工作中呈现出来。

(二)整合工作。区域内具备同一属性的旅游元素,应当在这一环节加以整合和归类。比如自然风光类中,就可以继续细分为山、水、林、花等等,如此划分的目的就是便于整合。将具备同一属性的旅游元素整合到一起就是设计旅游主题。用带有创意性的主题将相关元素关联起来,就形成了旅游项目。比如,某区域有ABCD四处山景,每年的春季,四个地方的山花相继开放,花期有交叉重叠,那么,由A到D的四个地方,就可以用诸如“观花之旅”的主题加以关联。这样,既延长了旅游路线,又带动了全境发展。

(三)优化工作。经过前期的梳理与整合,已经在域内形成了一系列具备发展条件的旅游项目,接下来,要对既有项目进行发展优化。一方面,要把有特色的项目打造成招牌项目、龙头项目和亮点项目,用这些“点”来带动“面”,形成牵动格局和引领效应;另一方面,要对发展不力项目进行改革和调整,做到扬长避短,突出优势。

短期内三项工作的根本目的是为区域内旅游产业发展筑牢基础。通过一个一个项目打造看得见摸得着的“文化范儿”,比如视觉冲击力、听觉追溯力、触觉感知力和味觉感染力等来让本地文化内涵外在化,底蕴直观化,这样才能最大程度吸引游客到此游览度假。因此,短期内发展文化旅游产业,目标就是利用上述直观力量来打造本地“非来不可的吸引力”,聚拢人气,发展旅游。

二、中期的“三项工程”

中期规划应当在短期的基础上侧重文化旅游产业的持久性发展,因此,中期内要重视如下三项工程:

(一)巩固工程。一个旅游项目的启动和运行需要较长时间的准备,需要较多部门的密切合作,可以说成功来之不易。而现实中很多旅游项目往往是昙花一现,也许借助某一次旅游节、一次大型活动将项目“推火”,但活动之后便销声匿迹,从人们视线中淡出。透过这一现象,我们能够看到旅游项目在持续发展问题上还存在惰性和黏性。由此可见,项目的巩固在旅游产业发展过程中是十分重要的。项目巩固不单要完善此前运作中存在的各项不足,还要着眼于未来进行有必要的前瞻性投入与策划。一个项目可以立在那里上百年风雨不动安如山,但围绕项目的思维却不能停滞不前,一旦停止思考,旅游产业便会下滑倒退,甚至被挤出市场。

具体而言,巩固工程细分为两大方面,三个环节――第一方面是供给方的巩固工程,这其中包含两个环节:一个是物化基础的巩固,比如基础设施的改善、硬件环境的改善、配套设施的改善等等;另一个环节是思维认识的巩固,比如发展理念的坚持与完善、运作模式的调整等等。第二方面是需求方的巩固工程,主要工作就在于市场维护环节。一是继续加大市场宣传,巩固市场空间;二是继续维护合作渠道,巩固项目辐射力;三是深入开展客户关系管理(CRM),增加游客对项目的忠诚度。

如果说短期内的准备工作决定了一个项目能不能走下去,那么中期内的巩固工程,则决定了一个项目能走多远。通过不断完善自身的软硬件,不断巩固企业(项目)与市场的关系,一个项目将越发成熟,从而激发游客“再来一次的冲动”,按照市场营销中的1:8:25的原理,市场规模和游客到访将持续增大,项目才可能越做越大。

(二)拓展工程。中期,旅游项目进入了稳定的发展阶段,可以考虑项目的进一步拓展。首先,是项目区域的地理空间拓展。原来的景区向四周扩大,增加景区空间和接纳能力,也有利于进一步添加新的旅游元素;其次是行业的拓展。由单一旅游项目,向综合型项目过渡。当前很多旅游项目都存在内容单一的问题,解决这样的问题,切实做到“四个转变”尤为重要――即,在产业发展上,从行业办旅游向全民兴旅游转变;在产业增长方式上,从单一的“门票经济”向整体的“产业经济”转变;在产业结构上,从单一型向融合型发展模式转变;在产业业态上,从观光游览向观光游览与休闲度假、研学、康体、养生、养老等模式并重转变。只有转变思维观念,才能够有效拓展。

(三)提升工程。巩固拓展两大工程,其落脚点在于项目的外在形式,而提升工程的落脚点则是在项目的内在底蕴。即,提升工程需要将该旅游项目上升到“文化引领”的高度。

对于文化旅游来说,旅游是“形”而文化是“神”。蕴含在旅游活动背后的文化,才是最具影响作用的“软实力”。各地区所拥有的景区、景点以及依托其建设起来的旅游项目,只是一种“文化旅游资源”,而非“文化软实力”。软实力是资源中的精华部分,是经过转化的资源。一般而言,文化软实力的实现需要得到“认同”,而认同的产生,则要经历“好奇―喜欢―欣赏―认同”这一步骤。而做到“认同”则必须通过文化引领来实现。

让游客通过一个旅游项目认同一个地域的文化,其实是一个相对复杂的过程,这要求旅游项目的策划者要熟悉当地的文化亮点,挖掘项目的文化价值。比如一个项目无论名称、主体景观都与龙相关,那么上升到文化引领的层面,则需策划者深入研究当地龙文化的发展渊源,并且要研究当地民俗中的龙元素以及龙文化在当地的影响力。借助景区的硬件和文化的软件,共同设计出的龙文化旅游项目,才能算作真正的文化旅游项目。由此派生出的文化节、旅游节才能够和当地文化相衔接,一方面强化了景区的地域特色,另一方面树立了项目的招牌,打出了项目的亮点。

综上所述,一个旅游项目的提升工程一定是一个文化创意产生的过程,在景区同质化趋势较为严重的今天,独特的创意无疑会为单一项目打开局面,赢得新的市场。

三、长期的“三大效应”

(一)品牌效应。做旅游产业最重要的就是知名度,有知名度才会有到访率,而品牌是提高知名度的最佳途径。同商品的商标一样,旅游产业的品牌也是一种“强信号”。比如提到西安,人们就会想到兵马俑、大雁塔和羊肉泡馍,显然,上述几种事物已经在人们心中形成了固有印象,是一种“标志性”的事物。这种“标志”会对消费进行一种强势的“指导”和“引领”。所以,消费者心中有了品牌,其消费就有了导向。也正因为如此,文化旅游产业才要求尽快形成特色品牌,以在市场中形成有力的引导效果。品牌的底蕴是文化,因此,文化旅游项目必须注重文化底蕴的培育和挖掘,才有可能在未来的某一个时点以此形成品牌。

旅游项目的品牌大体分为三类:第一类是景观类品牌,即以独特的景观视觉效果在游客心中形成不可磨灭的印象,比如黄山的迎客松,桂林山水,九寨沟等等,这类品牌的形成在很大程度上要依赖自然禀赋,所以,具备奇观绝景的地区无疑是一种偏得;第二类是行为文化类品牌,这类品牌往往结合了人文的因素,用人的活动和行为,形成一种独具特色的旅游经历,让人久久难忘,口碑相传,最终形成品牌。比如云南泼水节、乌镇水乡、草原那达慕等等。由于人的主观能动作用,这类品牌成为今天各地竞相打造的旅游招牌和旅游核心竞争力;第三类是物产类品牌,即一个地区因为盛产某些物品而带动游客到此观光采购。比如武夷山红茶、景德镇陶瓷、宜兴紫砂壶等等,物产的成名都有久远的历史因素,非一日之功,因此,物产品牌在产品门类众多的今天不太容易形成,但可以与人文品牌一道开发,形成品牌互动。综上所述,无论哪一种品牌,都会起到拉动本地旅游的作用,旅游产业乃至服务业,最终都将依托品牌而生存,品牌战略应当成为各旅游项目(旅游区域)的长期重点目标。

(二)凝聚效应。从全国乃至世界各地知名旅游目的地的发展轨迹来看,其成功的必然环节便是能够吸引众多的游客和旅游爱好者在旅游期内聚集到该地来,形成凝聚效应。人的凝聚,带来了资金的凝聚,物的凝聚,从而使该地区在一定程度上具备了商业集散的条件,进而会带动商业投资和其他项目投资。这种投资的加大,又会反过来助推经济的繁荣。人气的凝聚效应,激发该地区进入经济良性循环。分析这种凝聚效应的成因,我们注意到,它其实来源于消费者之间的口碑相传。这种口碑,则源自于消费者满意度,即旅游消费的效用最大化。因此,从根本上说,旅游产业是在做一种服务,其宗旨便是让游客效用最大化,即让游客满意到极致。

发展路径规划范文第2篇

低碳生态社区的低碳生态性主要体现在自然、社会和经济三者的生态性,主要指高质量的环境指标,以绿地为主的住区结构模式,充裕的自然空间,较好的自然亲和性[2]。社区个人、团体和组织都将生态观融入自己的思想意识和价值取向,可以拥有更为和谐的邻里关系。同时,社区必须走生态经济发展的道路,使经济实现可持续发展。生态和谐性还体现在人与自然的和谐。低碳生态社区强调的是人与自然的和谐与可持续发展的理念,所以低碳生态社区应是一种多功能的社区,体现人、建筑、环境的和谐统一,将人车分流、绿色建筑、生态步道等思想融入建设中。低碳循环性主要体现在社区规划、能源结构与生活消费等诸多方面。低碳生态社区运营所采用的能源结构,提高能源利用效率,实现能源的清洁、安全、高效利用。建设低碳建筑,倡导居民对于日常生活用品也尽可能选用低碳产品。同时,低碳生态社区应该在满足自身发展的基础上,协调区域化发展,提升整个生态化循环。3)系统高效性。低碳生态社区是一个由自然生态系统、人工生态系统等若干个子系统构成的动态平衡的生态系统,在这个生态系统中,物质流、能量流、信息流、人口流必须是高效益的流通转换。低碳社区的规划和建设应以“低碳化”为指导原则,追求城市的紧凑、舒适和宜居,从本质上改变能源的利用方式,提高能源的转化率,倡导使用公共交通,实现经济、生活的高效化和集约化。

低碳生态社区的规划实践

1国外低碳生态社区实践基本概况

低碳生态社区的实践主要集中在欧美发达资本主义国家,社区的人口规模都相对较小,300人以下居多,外国相关学者曾根据生态社区所处的位置、规模大小等特征将其分为乡村生态社区、城市绿化带地区项目、城市更新项目和生态城镇等四种类型[3]。而国外生态社区的建设策略包括以下几个方面:1)合理开发棕地,减少城市的扩张,保护生态环境。2)提倡绿色出行,通过采取限制停车位设置、进行道路路面特殊铺装等措施,积极倡导非机动车的应用。3)有效利用能源,实现能源的可循环利用与建筑的节能设计。4)强调社区的公共参与性。

2国内低碳生态社区实践概况

我国低碳社区建设刚刚起步,对低碳社区的研究处于摸索阶段。2010年的上海世博会更是以低碳为口号,同时以万科、万通、郎诗、当代等企业为代表的中国城市房地产开发策略联盟也发起了低碳绿色运动。固然我国的生态社区建设有很多成功的案例,但由于我国实际的国情与现状,低碳生态社区的建设和发达国家仍存在很大差距。从社区规模而言,我国的社区人口在5000人~10000人,这无疑从技术层面上增加了建设低碳生态社区的难度;从组织管理而言,我国居民的公众参与意识薄弱,生态保护重视度不够;从评价指标体系而言,未建立合理的低碳生态社区的评价指标体系,无法进行界定,这些都是我国低碳生态社区建设落后于发达国家的原因。

低碳社区规划的可持续发展路径

在低碳生态社区的建设与运营体系中,规划设计、建设、验收与使用管理应该是一个完整的生命周期,因此实现它们的分步发展与整体协调是实现低碳生态社区的重要途径。

1规划设计的可持续性

1)土地布局规划:功能混合的土地利用模式与紧凑的空间布局形态。城市的活力在于不同城市功能的混合和人类活动的流动,土地使用兼容性制度为土地使用的混合和多元化提供可能[5]。现代主义过分强调城市的功能分区,使居住区与商业区彼此分离,从而造成多样性城市生活的消失,人文气息逐渐散去,取而代之的是千城一面的城市景观。因此,在低碳生态社区规划中,应首先抛弃功能主义的束缚,强调多种功能的混合,在社区中合理布置商店、医院、学校等公共设施和户外活动场所,增强社区各功能空间的有机联系,不仅可以创造更好的邻里关系,也可以达到节约资源、能源,保护生态环境的目的。2)交通系统规划:步行交通系统与绿色出行方式。社区对内交通应建立完善的步行交通系统,保障社区居民的日常生活都在步行可达的范围之内,以减少居民的出行需求,达到减少机动车交通为目标。同时在社区对外交通规划中,为营造低碳生态社区,社区内应提供良好的交通联系,包括公交车线路和轨道交通线路,倡导以清洁能源为主体的公共交通体系,提倡人们采用更为绿色的出行方式。3)社区生态环境系统规划:低碳生态社区的规划应注重内在各系统的协调发展和各种生态流的畅通[5],使社区生态系统向有序理智可持续发展的方向转变。利用绿地生态系统中的“碳中和”功能,以尊重自然为前提,建立完整的生态系统网络,采用斑块廊道基质等景观生态学的理论方法,增加社区内部物质流和能量流的交换,保持社区内生态系统的平衡。

2建筑设计与建设的可持续性

1)建筑的高效节能设计:绿色建筑应注重使用保温材料和构造,提高建筑热环境性能,同时高效利用太阳能、风能等可再生能源,使建筑自身达到自给自足的可持续状态。具体做法如:可在建筑的内外表面采用高性能的保温材料、高效节能玻璃等,从而对建筑物起到保温隔热的作用;采用外墙隔阴和屋顶隔热的措施,控制建筑物对热量的吸收;采用自然通风降温手段减少耗能与空调费用。2)健康环保建筑材料:在城市低碳生态社区的建设中,采用的健康建筑材料不仅仅是人们对安全居住环境的需求,同时可以减少这类材料对环境的负面影响,还可以延长住宅的寿命,有利于减少对资源和能源的消耗,以达到城市低碳生态社区可持续发展的目的。

3使用管理与运营体系的可持续性

中国的生态社区建设落后于发达国家很重要的一个因素就是缺少社区居民的公共参与。只有通过提高社区居民的环境保护意识,改变居民的生活习惯,养成节俭的消费观念,低碳生态社区的可持续发展才不会断在最后一个环节。构建低碳生态社区是一项系统的工程,从其规划设计到后期管理都应注入低碳生态的理念与意识,这不仅仅是针对于居民,也要针对于规划者与管理者。居民在低碳生态社区构建的整个生命周期中,应自觉参与,积极献策,社区的主体是人,因此,让人们拥有更好的居住空间与居住环境才是建立低碳生态社区的最终目标。

发展路径规划范文第3篇

[关键词]学校管理;发展规划;学校文化

随着当前学校教育改革的不断深入,重塑学校文化、用文化再造学校已成为学校管理者的共识。然而观念的革新并不等于行动的有效改进,文化学路向只是为学校发展提供了一种新的视角和思维方式。学校教育的特殊性以及学校文化的复杂与多相决定了将学校教育过程和文化创造相结合是一项艰巨的变革。欲以学校文化统摄学校整体发展进而实现学校教育的创造性转换,需要学校管理者尤其是决策者在处理涉及学校发展根本利益、长远目标等战略性问题方面,具有更高的战略性谋划能力和水平。

一、学校发展规划的若干现状

“战略”一词来源于希腊语strategos,其含义为“将军指挥军队的艺术”。在教育领域,美、英等国家继20世纪80年代中期推行“校本管理”后,又于20世纪90年代进一步倡导实施“战略管理”,强调学校要把自身条件与环境相适应,来谋求学校的生存和发展。同样,我国教育研究者在及时借鉴其他领域关于战略管理实践研究最新成果的基础上,运用多学科理论对学校战略管理进行了积极探索。但是,在学校战略管理实践尤其是学校文化发展战略的谋划方面,无论是理论应用还是实践探究均显得相对滞后。

在此,综合江苏省普通高中星级评估专家对江苏省部分三星、四星级高中(相当于原省重点高中、部级示范高中)发展规划的剖析,我们可以将当前学校发展规划中存在的共性不足概括为以下四个方面。

第一,在发展的目标和内涵上,一些学校虽已有几十年的办学历史,但由于学校管理者缺乏科学而深刻的战略性思考,学校始终未能形成有个性特征的办学思想和实践方式,学校发展目标不明确、学校发展定位特别是目标定位不准确,未能更好地制订出远期、中期和近期规划来引领学校的发展。同时,由于未能真正发挥教育评估应有的导向功能,部分四星级高中未能充分关注示范性、实验性的内涵建设,未能把课程建设、队伍建设作为学校发展的两大战略支柱,使学校从外延式发展转入内涵式发展。

第二,在发展的方向和路径上,一些学校管理者虽然具有较为强烈的打造品牌意识,但在发展的方向和路径上却是致力于做大与快速扩张,特别是某些经济欠发达地区热衷于超大规模学校的易地新建,举债“圈地”动辄数百亩,招生规模膨胀了三四十倍。创品牌固然要有规模,但更要有质量,学校应处理好做大与做强的关系,要“做精做强”。

第三,在规划的内容和结构上,一些学校的发展规划在内容上“缺少针对性、示范性”,提法上“不准确,操作上不切合实际”,既无清晰的目标体系和计划体系,又无有力的保障体系和监控体系。同时,一些学校在内容阐述上也较为普遍地存在不具有个性,未富含先进理念目未能独特表述等问题。

第四,在特色的定位和提炼上,一些学校对办学特色的理解存在偏差,或是以为特色就是高考质量,或是将培养少数音体美特长生渲染为特色。部分学校虽然有一些办学亮点或者说在特色建设方面取得了初步成效,但依然未能总结、提炼出“人无我有、人有我精”的个性化办学经验,未能将学校特有的传统优势与办学特色相融合,未能进一步梳理出能够支撑学校整体发展的办学特色。

二、学校发展规划的问题归因

造成学校发展规划存在诸多欠缺的原因是多方面的。就学校外部因素而言,由于学校发展规划在整个教育规划体系中属于微观层面,是区域教育规划下的子规划。区域经济发展的不平衡、区域教育发展水平的差异是制约学校发展规划“应然”功能实现的客观因素,而各级政府的教育决策力、地方教育行政部门统筹规划的科学化水平,是决定学校教育在满足学生和社会需要、达成个人和社会目标方面能取得何等效率与效益的重要潜在因素。从学校内部角度看,原因主要有以下几点。

(一)对规划的必要性认识不够

有的学校管理者认为,学校发展规划是一种可有可无的东西,与其花费那么多精力搞规划,不如把力气用在“实际”工作中。这种所谓的“苦干、实干”,极易使学校步入盲目实践的境地,也不可能使学校实现可持续发展。这种观念所表征的正是学校管理者对规划的功能缺乏科学、完整的认识以及自身教育理论素养的不足。

(二)在规划制订过程中的自主、创造意识不强

学校发展规划应是学校管理者集全员之智慧,积极寻找学校发展中存在的问题,科学预测学校发展前景,主动提出实现目标优化所需的计划、方法和途径的一个自主且富有创造性的过程。但是囿于传统的思维方式或工作惰性,有的学校管理者在发展规划的制订上习惯于被动接受而不是主动设计,或是把上级教育行政部门的区域性、纲要性规划变通照抄,或是把其他学校的发展规划变相换脸,使发展规划形同虚设,缺乏实际意义。有的学校管理者虽然在发展规划上也经过一番斟酌,但由于既未经过全校师生的共同参与和研究,也未经过各方专家的多重论证,因此无法形成实施合力。

(三)对学校发展定位的适切性把握不准

科学的规划必须建立在科学诊断、预测的基础之上。有些学校之所以对自身发展定位不准确,一是对自身的发展现状认识不清、分析不透,既没有明确的量化分析,又未进行足够的质的研究;二是对发展规划问题本身的复杂性、学校组织系统内部结构的多样性以及学校内外环境影响的交互性等认识不足,在决策上偏好于支持性信息,且不同程度地存在急功近利的倾向;三是对区域间的教育基础、经济水平、人口、地理等方面的差异性认识不够,或是把研究的视域仅仅局限于本校,或是脱离学校实际的资源条件、办学的基本规律,一味地强调规模而无视其他因素。

(四)对规划回溯性再评估的关注度不足

大部分学校管理者虽已意识到发展规划需要通过领导班子建设、教师队伍建设、资金的落实和正常周转等予以保障,但常常忽视对发展规划进行必要的全程监控和再评估。学校发展规划不仅要注重静态的规划结果,更要关注动态的规划及其实施过程。学校应借助回溯性再评估来检测目标的达成度,实现信息的循环反馈,以便及时有效地修正、调整工作目标。然而,在学校发展规划的实施过程中缺乏完善的内部评价机制加以监督已是大多数学校发展规划的软肋。

三、学校文化发展战略是学校发展规划的基点

重大的改革不是在实施单项的革新,而是在变革学校的文化和结构。因此,针对教育发展的趋势,根据学校所处区域的社会、经济、文化背景以及学校自身的历史、文化传统,谋划符合国情、区域特点和学校特色的学校文化发展战略是学校发展规划构建的基点。

鉴于学校战略管理的要求以及学校发展规划中存在的现实缺失,学校管理者在建构学校文化发展战略时必须重点关注这样三类问题:第一,学校文化的地位和内外环境如何,如何对变化中的环境作出反应并积极促成学校文化的革新;第二,建设怎样的学校文化,战略目标是什么;第三,怎样才能达到预期的目标,应如何配置各项文化资源、实施怎样的战略对策。在具体实践中,我们可从以下三个方面展开。

(一)对学校文化内外环境的发展战略分析

战略管理不同于目标管理、质量管理等常规管理的特点之一在于它不只是关注学校本身,而是更为重视学校与环境的关系,因为任何一所学校的生存和发展都不可避免地受到它所处环境的影响和制约。虽然学校与其所处环境的影响是相互的,但就影响力而言,环境的影响力远大于一个学校组织对环境的影响力,所以环境是制订学校发展战略的重要依据。学校管理者必须对特定战略时期内学校文化发展内、外环境进行综合调查、评价和预测,充分认识学校所在环境的特点,预见并适应其可能性的变化,努力实现学校与环境的高协调性。

对学校文化发展内外环境的分析,管理者除了可参照通常采用的SWOT分析法(态势分析法)、系统分析法等之外,对学校文化进行自我诊断也是一种可行的尝试。学校管理者可从日常的教育工作行为现象人手,针对学校工作当前关注的重点,对学校组织的一致性程度和自主驾驭程度等进行诊断。例如,每一所学校都有日作息时间表,对于这校校均有、人人司空见惯之物,很少有人会去深入思考它与学校文化之间的关联。事实上,日作息时间表既制约着师生日常活动的时间和空间,作为学校传统文化的一部分,它又是限定学校本身的首要象征,具有强大的文化特征,在学校生活中起着至关重要的作用。在帮助学校营造组织气氛方面,它“不仅仅对教师和学生的行为施加权力,而且形成了他们‘学校是什么、应该是什么’的概念,限定了什么是可能的、什么是不可能的,指令什么是正确的、什么是不正确的”。

(二)学校文化发展战略选择

发展战略选择是管理者在对学校文化发展内外环境分析后形成战略方案、评价战略方案进而对战略方案加以选择、优化的过程。通过发展战略分析,学校在兼顾一般战略、备战战略或可替代战略等发展战略的基础上,形成多种可供选择的战略方案;在坚持适宜性、可行性、可接受性等评价标准的基础上,对战略方案进行分析比较;围绕学校文化发展的目标和任务,结合学校文化发展环境的现实状况以及自身的教育特色、发展重点,最终将经过评价的优化选项予以确定。

当然,现实中的学校文化是复杂多样的。对于实际运行中的学校而言,发展所面临的环境条件不可能只是优势、劣势、机遇与威胁等之中的某一方面而极可能是多方面的综合。因此,对发展战略的分析和选择,学校管理者不能局限于某些常用或通用的分析方法和一般的发展战略,而需要审时度势、敏锐鉴别、灵活选择并加以创造性地运用。例如,学校管理者可从学校实际出发,选择特色文化发展战略、一体化发展战略和学习型组织发展战略等。但另一方面,学校管理者也不能一味地以学校个性来拒斥科学的分析方法和极具问题解决适切性的发展战略,如系统分析法所强调的战略定位和系统分析两大环节就颇值得借鉴,因为学校管理者必须始终对战略定位这一最为基础的战略思考给予高度的重视。

(三)学校文化发展战略实施

发展战略实施即是管理者将选择、优化的发展战略转化为具体行动并达到预期战略目标的过程。学校文化的延续性使学校文化改革的过程具有一定的滞后性,而原有根深蒂固的观念较易遮蔽学校管理者的视野,特定的文化因曾经有效而被固守。这既表明发展战略实施的复杂与艰巨,也意味着相比于发展战略的分析与选择,发展战略的实施显得更为关键。所以在实施战略转化的行动过程中,学校管理者必须把握好战略的操作化、制度化和控制化这三个重要环节。

第一,针对学校文化发展的状况和学校自身特点,构建起学校文化发展总目标之下的近期、中远期目标乃至各个学期、每个学年的具体目标,形成一个支持总体目标的网络,保证学校文化发展目标的清晰、持续与稳定。

第二,通过学校文化要素的系统整合和组织运行机制的改善,进一步发挥学校文化的导向、凝聚、激励功能,借助学校制度文化的健全与完善将选择、优化的发展战略落实到学校文化主体和客体、学校文化场的建设之中。

第三,建立学校文化的自我诊断与评价、保障与监控机制,使学校文化主体在积极参与战略实施的同时能自觉地进行自我反思和研究,借助具有适用性的学校文化发展保障体系和自我监控机制,实现学校文化的持续改进和提高。

发展路径规划范文第4篇

关键词:郑州航空港;发展规划;空港经济

一、郑州航空港经济综合实验区功能定位及解读

2013年3月7日,国务院正式批复了《郑州航空港经济综合实验区发展规划(2013-2025)》,这是全国首个上升为国家战略的航空港经济发展先行区。其中对实验区的战略定位是以郑州大型航空枢纽为依托,以发展航空货运为突破口,着力推进高端制造业和现代服务业集聚,着力推进产业与城市融合发展,着力推进对外开放合作和体制机制创新,探索以航空港经济促进发展方式转变新模式,努力把实验区建设成为全国航空港经济发展先行区,为中原经济区乃至中西部地区开放发展提供强有力的支撑。

郑州地处我国内陆腹地,郑州机场是国内大型航空枢纽,空域条件较好,地面交通发达,具有建设国际航空货运枢纽的独特优势。确定国际航空物流中心这一定位,就是立足郑州现实条件和发展潜力,强调通过建设郑州国际航空货运机场,打通连接世界重要枢纽机场和主要经济体的航空物流通道,完善陆空衔接的现代综合运输体系,提升货运中转和集疏能力,逐步发展成为全国重要的国际航空物流中心。

近年来,一批电子信息、生物制药、航空运输等企业在郑州机场及周边加快集聚,产业发展初具规模,智能手机生产基地初步形成,呈现出航空枢纽建设和航空关联产业互动发展的局面。确定以航空经济为引领的现代产业基地这一定位,有利于发挥实验区航空运输综合带动作用,推动与航空关联的高端制造业和现代服务业发展壮大,形成全球生产和消费供应链重要节点,引领和推动中原经济区乃至中西部加快转型发展。

确定内陆地区对外开放重要门户这一战略定位,有利于依托郑州大型航空枢纽建设和航空港经济集聚发展,搭建起立足中原、服务中西部、连接世界的对外开放新平台,实现内陆地区与国际市场的直接对接;强调通过提升航空港开放门户功能,推进综合保税区、保税物流中心发展和陆空口岸建设,完善国际化营商环境,提升参与国际产业分工层次,构建开放型经济体系,建设富有活力的开放新高地。

按照中原经济区战略确定实现“三化”协调发展这一核心任务,推动现代产城融合发展,是实验区建设的一项重要任务。确定现代航空都市这一定位,就是要借鉴国际经验,完善基础设施和公共服务设施,推动集约节约发展,建设具有较高品位和国际化程度的城市综合服务区,为空港、产业发展提供服务支撑,建设现代产城融合发展示范区,实现以航兴区、以区促航、产城融合。

确定中原经济区核心增长极这一定位是基于郑州航空港经济综合实验区潜在优势确定的,描述了未来十年以及更长时期内,实验区在中原经济区乃至全国经济发展大局中的作用。推动与郑州中心城区、郑汴新区联动发展,建设成为中原经济区最具发展活力和增长潜力的区域,既顺应了实验区加快发展的需要,也体现了实验区与周边其他区域联动发展的要求。

二、郑州空港经济规划实践难点探析

郑州空港经济规划业已批复,下一步如何将其变为现实,完成各项既定目标已经成为摆在各级建设者面前的当务之急。从经济发展规律出发,科学地、客观地、全面地辨析出规划实践中可能会遇到的难点问题是十分必要的。

1.如何增强承接产业转移的持续性

2010年8月,富士康国际和其关联企业进驻郑州航空港区,以及随后的郑州新郑综合保税区的获批和封港运营,一大批实力雄厚的世界知名企业纷纷抢滩郑州,郑州航空港区呈现出井喷式的发展。这是郑州空港经济规划的建设背景。随着长三角、珠三角劳动力成本日益增加,劳动力成本的增幅已经超过了用工荒引起的产品运输成本的增幅,出于控制成本考虑,以富士康为代表的劳动密集型制造企业纷纷将工厂由运输成本较低的沿海地区迁至劳动力成本较低的中西部内陆地区,郑州、成都、重庆、淮安等工厂的建设和产能的日渐增加都是基于上述原因。

如何发挥实验区的政策优势,进一步吸引符合规划要求的能通过产业转移获益的企业落户,增强承接产业转移的持续性,是郑州空港经济规划的实践的难点之一。

2.如何建设国际航空货运集散中心的比较性优势

河南是一个农业大省,同时又是重化工业大省,煤电铝等产业占比较大,适合航空运输的高端制造业占比相对较小。首先,随着欧美经济的持续低迷,海外市场的消费需求复苏乏力,我国对外出口贸易额仍将维持历史低位;其次,中原地区经济发展相对滞后、人均收入偏低导致其消费进口产品能力不高;最后,河南远离我国传统国际航空货源的主要生产和消费市场,运输成本高企限制了其集散能力的发挥。以上三点是建设国际航空货运集散中心不可回避的现实。

因此,如何克服实验区的客观劣势,尽快找出自身建设国际航空货运集散中心的比较性优势,是郑州空港经济规划的实践的难点之二。

3.如何创造实现核心区功能的引致条件

按照郑州空港经济规划,其核心区是以总规划面积为356平方公里的航空城为主体,主要发展航空服务保障和维修、飞机零部件制造和航空租赁等航空产业;电子信息、生物医药和医疗器械、光电与半导体、新材料等高端制造业以及教育培训、商务休闲、医疗保健等城市配套服务业。要实现上述核心区功能,需要上下游产业配套的硬件的支持和高等院校、科研院所的软件的支撑,目前这似乎都是郑州乃至河南的短板。

因此,如何尽快全面提升实现核心区功能所必需的软硬件的引致条件,是郑州空港经济规划的实践的难点之三。

4.如何构建实现主体区功能的外部政策

按照郑州空港经济规划,其主体区是以郑汴新区和上街通用航空产业基地为主体。以郑州新区为依托,主要发展总部经济、金融证券、汽车制造、文化旅游、高端居住等产业;以汴西新区为依托,主要发展家电生产基地;以上街通用航空基地为依托,重点发展商务运输、飞机4S店、飞机租赁、通航飞行器组装制造等通航核心产业。要实现上述主体区功能,需要管理便捷、税收优惠、低空开放等外部政策的配套支持,积极思考和实践利用实验区的各领域优势去寻求外部政策突破是必要的。

因此,如何适时出台促进实现主体区功能的各项外部政策,郑州空港经济规划的实践难点之四。

三、郑州航空经济规划的实践路径探析

1.突破省域思维局限发挥广域辐射引领作用

郑州航空港经济综合实验区的实践不应只局限于服务和保障郑州市和河南省的地方经济发展的省域思维层面,而应将其置于引领中原经济区建设乃至国家整体产业升级的广域思维层面。突破狭隘的省域资源供给束缚,依据市场经济规律,高效配置和科学整合各种广域性资源。在继续做好承接沿海地区劳动密集型产业转移工作的同时,还必须积极发挥其在中原经济区跨省协调统筹发展的作用,为中原经济区搭建起区域性空中客货运输交通门户,以此降低中原经济区与区外的人员、物资、资金、信息的流通成本。

2.发挥区位优势建成国内航空货邮枢纽

郑州航空港地处内陆腹地,空域条件较好,加之郑州为国家高速铁路和高速公路的核心节点,使其构建起陆空对接、多式联运、内捷外畅的现代综合交通体系成为可能。这一独有的区位交通优势为郑州航空港经济综合实验区建设成为全国性的国内航空货邮枢纽创造了条件,应积极联合邮政航空、顺丰航空等国内大型货邮运输企业,发挥区位优势共同建设国内航空货邮枢纽,这将为其最终建成国际航空货运集散中心打下坚实基础。

3.通过颠覆性模式创新凸显实验区示范作用

简单的重复已有航空港经济区的核心功能规划必将制约中国首个航空港经济发展先行区示范作用的发挥。实验区要敢于尝试、勇于突破,应采取颠覆性的制度创新来探索出一条全新的航空港经济发展模式。例如:实践产业升级和城市建设协同共进的新型城镇化建设思路,搭建基于冷链技术的高端多式联运物流网络等新型航空港经济发展模式,这些有益尝试必将推动实验区核心功能的再定位。

4.基于区域优势建设特有航空经济产业集群

主体区功能建设应充分考虑郑州、河南乃至中原经济区的现有产业客观实际,因势利导建设符合市场经济规律的特色航空经济产业集群。例如,通过建设低成本航站楼来吸引更多国内外低成本航空公司开辟航线,通过降低航空运输成本来吸引更多的中外游客亲眼见证华夏历史文明的博大精深,以此弘扬中原文化,充分保护和科学利用全球华人根亲文化资源。这条区域旅游产业集群的打造不失为有益的尝试。

参考文献:

[1]肖李春.加快临空经济建设推动区域经济发展[J].技术与市场,2006(11)

发展路径规划范文第5篇

【关键词】:林业规划管理;可持续发展;措施

引言

现如今,人们越来越重视经济发展,但是却忽视了对生态环境的保护,林业受到经济发展带来的负面危害,其可持续发展进程受到阻碍。林业可持续发展对于保护人们居住生态环境,促进社会效益、生态效益、林区经济效益的提高有非常重要的作用。因此,需要对林业可持续发展进行关注,并采取有效措施保护林业的可持续发展。

1、林业可持续发展内涵概述

经济大力发展的同时使生态环境遭到一定程度的破坏,我国政府加大了治理生态环境的力度,以实现生态环境的可持续发展,使社会、经济发展与生态环境发展相互协调。林业发展作为生态环境发展中的重要组成环节,其可持续发展与人们生产生活息息相关。林业生产包括森林产品、木材等相关林木资源经营活动。林业生产经营不仅包括对林木的采伐,还包括对林木的保护和更新,使林木资源能够持续不断地供应给人类生产生活活动。因此,林业可持续发展就是在开展林业生产时,要根据林业生态环境的特性采取科学合理的开采方式进行,保证林业生态系统不受到严重破坏,使林业生态系统能够稳定、健康的持续发展,使林木资源能够持续更新,而不是被无休止的完全开采,使林业良好的生态系统促进生态效益、经济效益的增加。

2、我国林业管理工作的现状

2.1采育失衡,森林资源锐减

采育失衡是现阶段制约林业产业发展的主要原因之一,也是林业部门以及相关工作人员亟待解决的问题之一,普遍存在于我国林业资源生产管理过程中。当今社会经济水平在不断的进步发展,对木材的需求量也呈现出逐年上升趋势,该种现象导致大量树木被砍伐,树木生长速度远远跟不上树木更新速度。技术性的保护与培育对林业资源长远健康发展有直接影响,林业资源没有得到有效的培育,进一步加重资源匮乏现象。树木生长需要一定的周期,难以满足大量的木材需求,继续进行砍伐就会形成一种恶性循环。长时间没有形成对林业资源科学有效的管理,最终导致生态环境被破坏,人们的生产生活都受到影响。

2.2林业产权结构模式单一,林业基础设施薄弱

林业资源产权范围属于公有制,不属于地方或者具体单位,因此,林业资源经营以及管理方案都是由国家直接下发。但该项制度也存在一定的缺陷,没有完善的制度对地方进行补贴以及基础设施缺乏都是其重要表现。林业资源管理需要大量的经费支持,资金不足会对林业资源的长远发展有严重的阻碍作用,因此国家应该加大扶持力度,母本上促进林业资源管理与经营。

3、做好林业管理及可持续发展的具体措施

3.1加快生态文化体系建设

繁荣的生态文化是建设生态文明的重要内容。对建设生态中国、美丽中国,引导全社会牢固树立正确生态价值观、生态道德观、生态消费观具有重要现实意义。一是加强生态文明宣传教育。以弘扬生态文明为核心,充分利用报纸杂志、广播电视、互联网等媒体平台,全面系统地宣传生态文化的丰富内涵和科学知识,大力弘扬先进的生态文化,摈弃落后思想观念和发展理念,大力宣传森林文化、树文化、花文化,使更多的人认识生态文化,接受生态文化,吸引更多目光关注林业,凝聚更多力量建设林业;二是加强生态文化产品建设,围绕森林文化、古树名木,大力开发、挖掘、收集、整理,充分体现人与自然和谐相处这一核心价值的文艺、影视、歌曲、舞蹈、书画等生态文化产品;三是加强生态文化教育基地建设。选择生态教育内容丰富,基础设施条件较好的森林公园、自然保护区、革命纪念林、树木园、植物园、动物园等作为生态文化教育基地,加强教育基地基础设施和文化展示建设。划定特定区域,开辟专门的纪念林、纪念树营造基地,组织群众积极营造“友谊林”、“三八林”、“青年林”、“结婚纪念林”、“名人纪念林”等,展现森林的绿色文化、生态文明和人文历史。积极开展野生动植物、林木认养、认领、认建工作。全力抓好各地森林公园、湿地公园、森林文化博览园等生态文化教育基地建设,充分发挥在传播生态知识、生态文明教育和倡导绿色低碳生活方面的作用。

3.2加强对自然保护区建设的完善

国家应当制定并颁布林业可持续发展的相关政策法规,以促进林业可持续发展进程,比如加强对自然保护区的保护,国家制定了自然保护区保护政策,并开展了重点保护和建设,需要结合自然保护区所在地区发展的实际情况,增强当地群众开发和建设自然保护的积极性。对自然保护区内的多种生物展开保护,在保护区内设置不同的监测点、物种养育点,实施监测自然保护区内的各种物种,救治濒临灭绝的稀有物种,并积极引进促使自然保护林业生态环境良性发展的外来物种,增加保护区内物种的多样性,全面保护自然保护区内的林业资源。此外,还可以积极开展自然保护区旅游、科研、生态保护研究等相关行业发展,使林业可持续发展全面推进。

3.3促进区域化经营的发展

森林可持续发展的目标由自然资源环境基础与社会经济发展需求决定,其实践过程也主要依赖区域复合系统,通过政府、公众与市场的相互协作实现。基于林业部门难以解决林业可持续发展中的所有经济、森林发展、生存的问题,需在社会经济和资源环境复合系统中,不断完善市场机制,并综合调控区域政策、法律法规、行政手段和科学技术等方面,才可建立与可持续发展相符的经营途径和经营模式,从而促进林业的健康发展。

结束语

要取得林业经济的长远发展,就要重视与保障生态效益,同时足够地认识目前林业经济发展中的问题与障碍,并积极探索解决对策,并建立林业可持续发展保障体系,进一步完善相关的法律法规与市场机制,开展多种经营模式,以推进科技研发并创新林业产品,努力把可持续发展的理念贯穿和融入到林业发展整个过程中,最终实现林业的可持续发展。

【参考文献】:

发展路径规划范文第6篇

【关键词】水下无人航行器;路径规划;自主导航;智能化水平

1.引言

路径规划是水下无人航行器(UUV)的关键技术之一,水下无人航行器自主能力的真正含义是具有和外部环境进行交互的能力,这种交互的一个重要方面就是具有全局路径规划以及突发事件的动态重规划和躲避障碍的能力。如果把UUV进入水域的方位作为起始点,并确定目标点,通过对规划空间进行网络划分形成连接起始点和目标点的网络图,则寻求优化航路问题的本质就是路径优化问题,这种方法是一种确定性状态空间搜索方法,可以减少规划空间的规模,降低了路径规划的难度。由于水平路径规划仍然需要考虑UUV在运动过程中的生存和做业的有效性,并且考虑规划算法的实时性,所以仍是较为特殊的优化问题。要实现水下机器人的路径规划技术对于提高其智能化水平和加快工程化应用进程具有重要意义。

2.水下无人航行器的研究现状

UUV是不需要由处于潜水器内的人员来操控的水下运载体,多用于执行水下作战、远程运载、海洋监测、情报收集、资源调查、预报预警、科学研究等任务。

UUV技术无论在军事上、还是民用方面都已不是新事物,其研制始于50年代,早期主要用于海上石油与天然气的开发等,军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器(如鱼雷),后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。80年代末,随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术的突飞猛进, UUV得到了大力发展。由于UUV摆脱了系缆的牵绊,在水下作战和作业方面更加灵活,该技术日益受到发达国家军事海洋技术部门的重视。

水下机器人的研究已经有二十多年的历史,许多沿海国家尤其是发达国家都致力于水下机器人技术研究的产品开发。美国、加拿大、英国、日本、俄罗斯以及中国等国家,都成立了专门的机构或者在高校里成立试验室研究水下机器人技术。如美国海军水下作战中心(NUWC)、美国海军研究局(ONR)、美国海军海洋系统中心(NAVOCEANO),英国的海事技术中心(Marine Technology Center)、英国国防研究局,德国的STN、HDW公司,日本东京大学的水下机器人应用实验室(Underwater Robotics Application Laboratory),我国的宜昌测试技术研究所、沈阳自动化研究所和哈尔滨工程大学水下机器人国防科技重点实验室等。

3.水下无人航行器的重点技术

各国研究机构及制造厂商在UUV关键技术及关键部件的研制方面取得了一些成果,但由于工作环境及任务要求等因素的限制,仍存在一些技术难点。UUV主要有以下几方面的重点技术:

(1)材料:UUV材料技术开发的重点是廉价的轻型材料,这类材料应具有大浮力、大强度、耐腐蚀及抗生物附着等特点。

(2)低速控制:水下航行器的低速控制装置包括五个基本部分,即控制水下航行平衡和攻角的可变压载系统、六自由度定位的垂直和横向推进器、为高速航行提供升力的艉控制面和控制前进/后退运动的轴向推进器。

(3)低阻力技术:设计UUV形状时,需综合考虑其内部空间的使用情况及布放/回收的难易程度等因素。目前各研究机构正在继续研发UUV的新型流体动力设计,但近期的设计大多采用鱼雷形状。

(4)降噪技术:目前在研的UUV降噪方法包括采用机械隔离装置、吸声外壳涂层、低噪音推进电机、螺旋桨和泵喷方式等。

(5)动力/能源系统:常规的动力/能源系统能给UUV提供2天的工作时间,而燃料电池和热推进系统可为UUV提供数天(并有望长达数周)的作业时间。

(6)导航定位技术:由于受到尺寸、重量及电源使用的限制,要在水下无人航行器上实现非常精确的导航系统是相当困难的,再加上对UUV的一些其他要求,如:隐蔽作业、高可靠性、恶劣环境下的作业及全球作业等,就使得UUV的导航更加复杂化了。对于UUV导航系统来说,有两个关键的领域,即传感器数据的综合和导航传感器技术的进展。

UUV在军民用方面都具有极大的应用潜力,我国在UUV的方面虽然做了大量工作,也取得了一定成果,但与国外先进技术相比,在某些技术领域的基础研究存在严重不足,造成UUV研发工作技术储备不够,某些关键技术长期得不到解决,甚至出现空白,例如:智能管理、规划和决策与控制技术、隐身技术、高能量密度能源技术、水下高数据率住处传输技术等。

4.路径规划技术研究概况

4.1 路径规划概述

路径规划是水下航行器的一个重要研究领域,也是水下无人航行器研究领域中的核心问题之一;水下无人航行器在远程航行和各种作业过程中,为了安全地执行使命,就必须具备躲避障碍物的能力,同时也体现了水下无人航行器的智能性,我们希望未来的水下无人航行器能具有感知、规划和控制与决策等高层能力。它能从周围的环境中收集信息,构造一个关于环境的符号化的环境模型,并使用这些模型来规划、执行由应用者下达的高层任务。

发展路径规划范文第7篇

关键词:水利;发展;经济

一、水利经济发展概述

水利经济是指水资源、水环境、水利工程为要素所从事的生产经营活动的统称,水利行业的一个重要组成部分就是水利经济的发展。我国建国以后在水利建设方面取得了很大的成就,水利经济也伴随着国家经济的发展而不断的发展。水利行业逐渐的形成了以水利建设的勘测、施工、运行管理为主的产业结构,我国水利企业无论在人员、规模及技术方面都在朝好的方向发展,企业的未来也充满了希望,但如何使水利经济的发展能够更迅速,水利企业能够真正实现可持续发展,依然是我们要研究的课题。

二、水利经济发展的客观必然性

1.水利经济存在与发展的客观必然性

水是一种自然资源,以一种生态要素的形式出现,发挥着不可替代的生态效益与环境效益。但当水以一种经济资源存在时,其在经营活动中就是一种生产要素,能够增值且有经济效益。以水为原料的生产包括:水产养殖、水路运输、水能资源开发、水利工程对水资源的优化配置等。我们长期以来一直强调水的自然属性和公益性作用,而忽视了水的经济属性,这使得水利经济的发展失去了很多机会,影响了行业的现代化建设进程。可以说水利经济发展是社会经济发展的客观需要。

2.水利经济与实行水务管理体制的客观必然性

水资源是人类社会极为重要的基础性资源,我们既要保持水资源的可持续利用,又要充分发挥其经济功能效益,这就要求我们必须对水资源科学管理、统一规划。只有协调好水资源保护与水资源开发利用之间的关系,使二者可以有机的结合起来,才能真正意义上的实现对水资源的统一管理,对水资源进行保护及科学利用。

3.水利经济与水利现代化建设的客观必然性

与交通、通讯、电力等行业相比,水利同样作为社会经济发展中的基础性行业,而在发展中却明显落后。在我国经济飞速发展的今天,水利经济发展要与社会经济发展同步,甚至要超越社会经济发展的速度,水利行业要根据水资源的双重属性创新水利的投入机制,充分利用市场机制和政府财政的力量,加大水利投入的规模,加强安全水利、环境水利、民生水利的建设,为我国社会经济发展提供牢固的基础支撑及保障。

三、关于发展水利经济的主要措施

1.多渠道筹集水利建设资金

对于水利建设资金的凑集要采取多渠道、多方式的办法,要挖掘民间资本,推荐民营水利建设。对投资大、收入高的项目可成立股份公司,在行业内部或是面向社会凑集资金,水利企业的内部员工可以参与投资入股,共同开发水利市场。值得注意的是,水利建设是关系到民生的大事,设计到人民群众的生命安全,所以水利建设部门必须对相关审批严格控制,对水利公共事业的安全性负责。

积极开展招商引资活动来满足城市水务建设的需要,将有实力的大企业集团引入来做大做好水利项目。目前我国很多的公司已经和水利部门合作参与到水利市场中来,共同来发展水利经济,并在水务市场中占据了一定的位置。这样水利部门达成了预定的目标,参与企业也实现了经济效益,达到一种双赢的结果。

2.法制经济、依法收费

水利建设必须形成一种法制经济,目前中央及地方也出台了很多保障水利经济发展的政策,但水利建设实现法制经济还是存在着法规不完善、法规政策落实不到位等问题。水利行业要坚持实行依法收费,将政府制定的法律法规真正的落实到实际工作中去,同时要杜绝企业内部资源浪费的现象,做好水土资源保持工作。

3.实行体制改革

我国现行的区域分割治理方式容易造成地区利益争夺,也不利于水资源的合理分配及发挥其最大的经济效力,会出现一个地方水资源充沛浪费严重,而另一个地方水资源又极度紧张的情况。所以要注意城市供水由水利管理部门统一分配、农村用水要由水利行政部门管理、发动地方群众参与当地的水利建设兴休等问题。

4.重视人才

一个行业的发展离不开人才,人才是技术及经验的载体,是企业发展的宝贵财富。我国水利行业的发展中培养了很多懂水利建设的人员,但精通管理、善于经营的人才却较少。所以水利行业在寻求发展的同时也要关注对人才的培养、培育,企业内部要重视人才,建立起人才培育的体系。另外,企业也要敢于在市场中引入高端人才,使企业可以更好的发展。

5.提高科技含量

相对于欧美等一些西方发达国家,我国水利科技的发展程度、水利科技的含量都较低,水利行业内部员工的素质、科学文化水平也都不高,这些因素的存在阻碍了我国水利经济向世界一流水平前进。我国水利行业应该改变原来那种仅仅依靠经验来进行生产经营活动的思维方式,变成依靠高科技、劳动技术、经验等相结合的方式来实现水利建设科技化发展。加快水利企业技术改造,鼓励水利企业技术创新,努力形成低投入、高产出的企业经营状态。

参考文献:

发展路径规划范文第8篇

[关键词]职业规划 发展分析 大学生

[中图分类号]G640 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2014)09-0249-01

当前,我国每年有几百万的大学毕业生,但是只有少部分能够顺利就业,大学生就业问题成为了当前阻碍社会发展的重要问题。为此,加强高等院校大学生职业生涯规划发展,改变当前大学生的就业观念是一个很迫切的问题。在就业压力巨大、竞争激烈的今天,促使大学生的职业生涯规划对大学生就业是相当重要的。从我国高等院校的就业情况看来,大学生职业生涯规划中缺乏实际的就业指导方面,众多的大学毕业生对职业生涯规划表现的很茫然,这也表示必须对大学生职业生涯规划清晰定位,正确指导大学生职业生涯规划的实践活动。

一、大学生职业生涯规划的意义

随着市场经济的高速发展,企业对人才素质要求更高,同时为保持市场人才资源合理配置,大学生职业生涯规划的发展势在必行。

(一)促使大学生树立正确的职业目标

通过大学生职业生涯规划,可以促使大学生树立正确的择业意识、就业观念,选择自己向往的职业,引导大学生对个人职业生涯发展进行科学、客观的分析,正确定位自身价值,促使其认识个人目标与现实之间的差距,以便其采取正确的计划实现目标。同时,有针对性参加实践性的活动弥补自身不足,将自身的优势发挥出来,激发自身的潜能,不断增强市场竞争力,以实现自身的人生目标与理想。

(二)提高大学生的综合素质

当前,我国高等院校的教育制度是以专业知识以及专业机能为核心的教育方式,忽视了人才培养方式与市场发展情况的结合,所以需要通过大学生职业生涯规划对学生的就业方式进行培养。大学生在进大学之前希望能够实现自身的人生机制,但是其方式存在一定的盲目性。而通过职业生涯规划可以给予其正确的指导,促进大学生的全面发展,提升大学生的综合素质,根据实际的市场需要有针对性培养自己的能力,实现自身的人生价值。

二、当前我国高等院校大学生职业生涯规划发展现状

我国高等院校的大学生职业规划生涯起步较晚,当前仍是处于发展阶段,随着我国大学生就业问题越来越严重,教育部门逐渐认识到了职业生涯规划教育的重要性。当前,针对大学生的职业生涯规划,还存在以下问题:

(一)缺乏正确的职业生涯规划教育方式

由于我国缺乏针对职业生涯规划理论的系统研究,导致其仍旧停留在职业发展阶段理论和人职匹配理论上的教育,缺乏针对实际市场发展的大规模调查研究分析。在对大学生的职业规划指导上,还仅仅针对毕业生和就业的指导,对大学生社会价值与自我价值的实现缺乏系统性的指导。

(二)大学生职业规划与就业意识的淡薄

众多的应届毕业生求职时都是将待遇与机遇作为求职的第一要素,导致个人的职业规划与市场需求以及就业形势相违背,职业价值观模糊,导致大学生的求职就业的压力和负担加重。职业生涯规划是指学生通过自身对社会的认知和对自身职业方向的调控,学校教师只是起到正确引导作用,引导学生树立正确的职业发展方向。

(三)缺乏专业的人员对职业生涯规划进行正确指导

我国教育事业缺乏正确的理论指导,导致对学生的职业生涯规划指导忽视,更没有意识到职业生涯规划的重要性。并且各大高等院校缺乏专业的职业生涯规划指导教师,大多数都是德育教育、学工处教师、就业指导部门人员进行指导,参与大学生职业生涯规划会议多为各院系书记、辅导员等,缺乏相应的专业知识。所以导致大学生职业生涯规划教育工作效果差,不能够很好地缓解大学生就业困难的情况。

三、改进大学生职业规划教育的建议

(一)促使大学生树立正确的职业生涯规划理念

职业生涯规划教育的目的是促进大学生树立适合自身的职业理念,所以高校应将树立正确的职业生涯规划理念作为教育工作的核心,并且根据不同阶段进行不同侧重的指导。帮助他们树立正确的就业观念、认清楚当前的就业形势,以增强器自身的职业竞争力,为日后的求职打下基础。

(二)加强专业指导教师的培养

职业规划指导教师需要具备较高的素质,所以要对大学生职业生涯规划的指导教师进行有针对性的培养或者进修。同时聘请校外专业的职业生涯规划指导人员对学生进行咨询指导,逐步建立高素质的专业教育人员。

四、结束语

综合上述,通过以上高校大学生职业生涯规划的发展情况,通过加强对大学生的职业生涯规划教育,促使其树立正确的就业意识,为以后就业打下基础。

【参考文献】

[1]蓝红.大学生职业生涯规划探究[J].中国大学生就业,

2008,8(13).

发展路径规划范文第9篇

【关键词】辽宁省;十二五规划;产业发展;区域结构

一、辽宁省发展环境分析

(一)国际经济形势分析

1.区域经济一体化步伐加快。随着科学技术的发展以及各国、各地区政府之间协作意识的增强,生产要素能够在更大范围内自由流动组合,区域经济一体化已成为世界各国拓展空间、增添活力、规避风险、实现互利共赢的有效途径。在这种环境下,辽宁省能够得到更多的发展机会,而且通过区域经济一体化的进程不断推进,辽宁在东北三省中增长极的作用能够得到更好的发挥。

2.全球性产业转移步伐加快。在经济全球化和新科技革命的推动下,新一轮全球产业结构调整和产业转移,特别是发达国家和新兴工业化国家制造业、现代服务业向发展中国家的转移步伐明显加快。辽宁省依托着整个东北三省作为它的腹地,拥有良好的重工业基础,丰富的矿产资源和良好的土地条件,以及教育程度相对较高的劳动力,这些无疑都是吸引外资的有利因素,尤其是辽宁省的装备制造产业,具有较强的竞争实力。

(二)国内经济形势分析

首先,在最近几年金融危机的影响下,我国东部沿海地区在不同程度上都呈现出了经济发展速度下降的趋势,而且国家的宏观战略要求与东北亚地区取得良好的合作,这些都决定了国家需要加大力度发展东北地区,尤其是起到经济带头作用的辽宁省。其次,在国家刚刚批准的《辽宁省沿海经济带发展规划》中,明确的指出了要建设辽宁省环渤海经济带,成为继“珠三角”“长三角”“京津冀”三个沿海发展区之后的另一个沿海经济增长点,这说明了国家十分重视对沿海经济区的发展,而作为东北地区具有最多出海口的辽宁省,无疑成为了下一阶段国家发展的重中之重。

二、辽宁省产业发展现状分析

辽宁省作为我国重要的老工业基地,改革开放以来,辽宁省的产业结构一直处于不断的调整之中。但总体来看,辽宁省的产业结构还不尽合理。突出表现为:辽宁省的第二产业份额过大;第三产业发展比较滞后;同时二、三产业内部的结构也不够合理。辽宁省的支柱产业中,传统产业占绝对比重,新兴产业还比较薄弱。第三产业比重虽有所上升,但主要还是传统的生活服务业,金融、保险、技术信息、咨询等高级服务业比重较低。另外,资源瓶颈问题日益突出,替代产业尚未完全形成。辽宁许多地区的煤炭资源已近枯竭,使得一些资源型城市面临“矿竭城衰”的艰难境地,如阜新等地,这些城市或地区在短期内,形不成接续性替代产业。其他的矿产资源,如铁、有色金属、石油等前景也不容乐观。

通过对比国内具有代表性的地区可以看出,东北地区的第二产业的比例明显偏高,而北京、上海、江苏以及浙江等地区的第三产业则占到了一半甚至一半以上的比例,而这些地区恰恰也是国民经济发展最快最好的地区。这说明较高比例的第三产业是良好产业结构的象征,而良好的产业结构也能够很好的促进区域经济的发展。由此可见,产业结构的升级仍将是辽宁省“十二五”规划中的重要目标。

三、辽宁省产业结构调整的主要措施

(一)实现生产业与制造业的互动发展

作为重工业基地,制造业在辽宁省的经济发展中仍然占有很重要的地位。而制造业的发展离不开服务业的支撑,制造业生产过程的形成,就是进行产品研发、运输与储存、广告、保险、会计、法律服务等服务业的市场开发过程。生产业的快速发展,也会大大提高制造业的竞争力,提升制造业知识密集化程度,加速产业向高附加值形态的转变。同时,制造业的发展,劳动生产率不断提高,人力资源就会逐渐分流到服务业,而收入水平的增加使人们有条件去满足个人更高的精神需求,工业化和产业化程度的不断加深则为生产业的发展提供了需求、动力和技术支持,这样就实现了生产业与制造业的互动发展,有效地带动了整个国民经济的发展以及产业结构的调整优化。

(二)有意识的承接国际转移产业

在当今全球化的背景下,承接国际转移产业已经成为了发展中国家调整优化产业结构的一个很重要的措施。基于辽宁产业结构优化的目标、制造业的比较优势以及跨国公司的投资策略,制造业应是其承接国际转移产业的主要行业领域,借助于国际产业转移的契机,对原有的制造业进行升级改造将会给制造业的发展带来巨大的推动力。

(三)大力发展金融业

借鉴以往实证研究的经验,认为金融发展对于产业结构的升级具有比较明显的推动作用,因为金融行业可以很好的将三次产业联系起来,使各个行业之间相互渗透和贯通,保证了政府宏观政策的实施。而且近期通过的《辽宁沿海经济带发展规划》中明确的表示要将大连建成东北亚的航运中心、金融中心,辽宁省可以借这个契机,深化金融体制改革,根据各地的不同情况,大力发展金融业,以带动产业结构的调整。

四、总结和建议

(一)辽宁省要继续发挥在东北地区振兴的位置和作用

《东北地区振兴规划》提出深入挖掘哈大和沿海经济带一级轴线的发展优势,促进二级轴线集聚发展,形成“三纵五横”的空间发展格局,“三纵”是哈大经济带、东部通道沿线、齐齐哈尔至赤峰沿线;“五横”是沿海经济带、绥芬河至满洲里、珲春至阿尔山、丹东至霍林河、锦州至锡林浩特。

为此,要优先发展哈大经济带,建设以大连经济区、辽中经济区、长吉经济区和哈大齐工业走廊为核心区域的哈大经济带。优化产业布局,促进集群发展,建设具有国际竞争力的制造业产业带。以辽宁省的发展戴总整个东北地区的振兴。

(二)增加固定资产投资,带动区域经济发展

当前,辽宁经济增长和投资率同步增长,表明经济增长具有一定的投资拉动特点。2007年辽宁省经济增长速度为l4.5%,是近年来经济增长速度最快的一年,投资率为57.5%,比经济增长周期低谷时期的1999年投资率高26.7个百分点;而2007年消费率为41.6%,比1999年消费率低14.3个百分点。从1978年以来的3次比较大的经济增长周期看,投资率和消费率交替升降,规律性比较强。经济高速增长时期的投资率一般比经济增长低谷时期的投资率高l0个百分点以上;相反,经济高速增长时期的消费率一般比经济增长低谷时期的消费率低10个百分点以上。从各轮周期比较,1978年以来的三次经济增站周期的投资率也有逐渐抬高的迹象。这表明在下一阶段辽宁省的发展中要注意增加固定资产投资,来保证整个地区经济的健康发展。

(三)努力调整产业结构,完善区域结构,发展沿海经济带

“十二五”期间,辽宁省仍将致力于产业结构的调整优化,保证第二产业的健康发展,同时大力发展第三产业,形成生产业与第二产业的互动发展,达到第二、三产业并行推动地区经济发展的格局。在区域结构方面,应该继续坚持分区域不同政策导向的发展战略,发展辽西经济区,使其摆脱落后的经济局面,同时大力发展以沈阳为中心的辽中经济区,保证其核心作用,实现重工业尤其是装备制造业的发展,成为整个地区的经济发展的动力。同时,更应该着重发展沿海经济带,通过政策的指引实现资源的整合,明确大连市的核心和龙头地位,在发展航运事业的同时也积极发展配套服务设施,努力将辽宁省沿海经济带建成东北亚的国际航运中心、金融中心和物流中心。从而以带代面,通过与辽中经济区的合理分工,实现辽宁省经济的整体跨越式的发展。

参考文献:

[1]王永刚.辽宁省“十一五"计划纲要中前期实施情况分析与探讨[J].经济观测.

[2]方丽玲.基于产业关联视角的辽宁省产业结构分析[J].大连海事大学学报,2008(6).

[3]王桂敏,金明玉.辽宁产业结构优化的外力推动:承接国际转移产业[J].沈阳师范大学学报,2008(3).

[4]姜莹,陈国宏.辽宁产业结构调整的发展趋势研究[J].沈阳师范大学学报,2010(2).

[5]李靖宇,韩青.关于辽宁沿海经济带开发的区域价值认证[J].中国发展,2010(3).

发展路径规划范文第10篇

内容摘要:我国的城乡物流一体化是城乡经济一体化和城乡一体化,乃至社会主义新农村建设的一个战略方面。本文主要探讨了非零起点的城乡物流一体化的战略流程,给出了规划与实施的组合矩阵,探讨了其战略路径,提出了几条典型的战略实施路径并分析了各个路径的特点、实施条件,指出了选择路径的战略约束变量。

关键词:一体化 二元物流 战略路径 物流孤岛 帕累托最优

城乡物流一体化是城乡经济一体化的一个战略方面,是城乡经济一体化系统中的一个子系统;城乡经济一体化又是城乡一体化的一个战略方面,是城乡一体化系统的一个子系统。成都市作为城乡一体化的先行试验区,在城乡物流一体化方面也是有作为的。

工业向集中发展区集中、农民向城镇集中、土地向规模经营集中这“三集中”是成都市城乡一体化的特色。虽然集中化并不就是一体化,但是适当正确的集中有助于产生集聚效应、规模效应。城乡经济一体化必然要追求集聚效应、规模效应、互补效应。散、小、孤很难获取上述三效益。工业、农民、土地的适当集中也从战略上为城乡物流一体化提供了良好的客观条件。

城乡物流一体化

城乡物流一体化就是要破解城市物流与农村物流二元物流之间的分隔、分离,把各个物流孤岛联系起来,协同起来,求得协同效益,求取全域物流系统整体效益最大化。

城市物流是指为城市服务的物流,它满足城市经济、政治、社会、人口、技术等方面的发展对于物流服务的需求。与农村物流相比较,城市物流具有集中性、常年性、同质性、复杂性、广泛性等特点。

农村物流是一个相对于城市物流(Urban Logistics)的概念,它是指为农村居民的生产、生活以及其他经济活动提供运输、搬运、装卸、包装、加工、仓储及其相关的一切活动的总称。与城市物流比较,农村物流具有分散性、季节性、差异性、多样性等特点。

城乡物流一体化是站在战略的高度,结合城市和农村的特点,结合城市物流和农村物流的特点,运用现代物流技术和现代物流理念,对城市物流和农村物流两个系统进行战略整合,在整合的过程中谋求提高,谋求发展,谋求协同,谋求较大的城乡全域物流系统的战略协同效益,从而提高城乡经济一体化水平,进而实现城乡一体化并提高其水平。

城乡物流一体化的非零起点

由于社会经济技术等的发展,由于环保意识和竞争的日益加强,物流在国民经济中的地位越来越高,在居民生活中的影响力越来越大,在企业竞争中的重要性越来越显著,从而受到极大重视。

在城市和乡村早已都存在物流,只是由于社会经济技术地理上的历史局限性等原因,城市物流和农村物流表现为两个“物流孤岛”,在物流规划、物流建设、物流运营、物流资源分布、物流能力分布、物流人才分布上各自为政,自成条块,相互区隔,没有形成协同效应。城乡物流一体化就是要解决城乡物流分离化、分散化问题,通过整合城乡物流资源,提高物流资源的效率,优化和构建城乡物流一体化体系,从而提高城乡物流的效率、效益(经济效益、社会效益、生态环保效益)。

城乡物流一体化的战略路径

所谓战略路径就是起始于现状,面向未来目标,由特定时间和空间及其他战略状态要素所构成的一条有向、不规则的开放式曲线段,是成长方式、战略方案和实施途径选择的集合。

(一)城乡物流一体化的战略流程

城乡物流统筹规划城乡物流统筹建设城乡物流统筹运营城乡物流一体化体系绩效评估和改进是城乡物流一体化的战略流程,在整个流程中应实行统一管理,至少要有统一的职能协调。

本文主要分析城乡物流统筹规划。以成都市为例,2004年成都变过去的“城市规划”为覆盖全市的“城乡规划”。成都市是把中心城区、县城、区域中心镇及乡村区域作为城乡一体化统筹规划的四个不同的战略状态要素,这也应该是城乡物流统筹规划的四个不同的战略状态要素。

在进行城乡物流统筹规划时,明确上述四个战略状态要素及其内在关系的非零起点很有必要,必须考虑已有的战略性物流资源,尽量把其纳入新的物流体系中,不能视而不见,弃置不用,这在当今特别值得重视。

对此,应建立科学的项目评估体系,把项目运营期望值和原有物流资源利用率作为关键的评估指标中的两个。还要建立项目绩效评估体系,用以判断项目的绩效,以便总结经验,构建城乡物流一体化的经验曲线。

城乡物流一体化规划的本质:利用物流经验曲线和物流预见曲线,规避城乡物流一体化建设中的盲目性、动荡性、随意性、杂乱性、无序性、狭隘性、短视性,从而降低整个城乡物流一体化工程的总成本(规划成本+建设成本+运营成本+闲置成本+沉没成本等)。建设成本,特别是基础建设成本、固定成本往往发生了就是沉没成本,具有较强刚性、不可逆性,成本大,而规划成本相对较低,规划的弹性较大,调整起来也较容易,调整成本相对较低。一分钱的物流规划成本可能降低十分钱的物流建设及其相关成本。科学的、可行的城乡物流一体化规划的效益比较巨大,可以说是战略性的效益,成本的节约是战略性的节约。

(二)规划和实施的组合矩阵

需要明确的是实施路径中必须遵循轻重缓急原则,规划上则应是全域性、整体性、系统性、未来性的。城乡物流一体化既要促进城乡经济一体化和城乡一体化,又要服从于城乡经济一体化和城乡一体化,还要服从于全国、大经济区区域以及省市总体发展战略规划和物流发展战略规划,还要协调于邻近区域的总体发展战略规划和物流发展战略规划。规划和实施的组合矩阵如图1所示,规划分为详细的和粗略的,实施分为立即整体实施、分步实施、暂不实施。

有的是规划后即刻全面建设,该规划较为详细,其前瞻性可能在5年之内或者10年之内,且不确定性较小,主要是用于抓住当前的物流建设的战略性机会;有的规划是分步实施,该规划中详细部分和粗略部分并存,其前瞻性可能在10年之内或者20年之内,其确定性和不确定性相互参杂,既可抓住物流建设的战略性机会,又可规避将来物流建设的战略性风险;有的规划是规而不建,即先规划暂时不实施,以备将来情况较为明了、条件较为成熟时实施,其前瞻性较大,常在20年至100年之间,相应的不确定性就较大,确定性较小,以便从战略上规避物流建设及相关风险。

如成都市在1990年修建完工的成都市区到郊县新津县的成新大件路,当时设计为双向两车道,该路在促进该地区及邻近地区的人流、物流的发展上做出了较大贡献,但是当时在该路的规划设计时就缺乏较大的前瞻性,以致在2008年进行改扩建为双向六车道时付出巨量居民拆迁安置成本,如果当初在规划时具有20年至30年的前瞻性,禁止沿路两百米以内进行永久性建筑修建,上述战略性成本绝大部分可以规避。

(三) 城乡物流一体化的战略实施路径

图2中所示的4条战略实施路径中大、中、小城市(群)、城镇(群)和乡村区是路径的5个节点,节点的不同排列顺序构建成不同的路径。不同的路径有其各自的特点、各自的优劣、各自的适用条件。

路径1:以大城市为核心,充分发挥大城市在物流方面的核心辐射功能、物流扩散效应,首先整合与其相似、彼此联系较为紧密、融合度较高、一体化基础较好的中等城市(群),同时强化中等城市(群)的极化效应,为下一步整合小城市(群)及城镇(群)和乡村区域的物流,实现全区域物流一体化积累一体化经验,构建一体化经验曲线,打下一体化物质基础和理论基础。其优势在于充分发挥大城市对于中小城市、城市对于乡村的各方面的中心作用、示范作用、辐射作用。其适用条件是城市的极化效应、集聚效应已达到相当程度,城市已发展到相当发达阶段,其扩散动力强大,扩散意愿强烈,扩散作用明显。这时采取该路径的战略利益极大,战略风险较小,全域物流一体化的进程可能较快、水平较高。该路径是始于大城市,终于全区域,先城市后农村,城市包围农村,属于渐进性的战略路径。成都市的三圈层战略路径类似于该路径,成都市在规划时把全市分为一圈层(中心城区)、二圈层(近郊区)、三圈层(远郊区)。

路径2:先从整合难度较低的城镇(群)和乡村物流一体化开始进行初级的一体化,其一体化的程度较低、较简单易行,所涉及的利益主体不很复杂,由于大部分城镇(群)和乡村的开发度不是较高,其整合效益、一体化效益容易显现出来,利于一体化进程的推进。该一体化不仅是城镇(群)和乡村物流内部的一体化,而是面向整个城乡物流大系统一体化的。其适用条件是城市的极化效应还未达到相当程度,其扩散动力不强、扩散意愿不强、扩散作用不明显,而城镇(群)和乡村物流的一体化意愿强烈、动力较强、利益较大。这时采用该路径较为稳妥,也可逐渐构建城乡物流一体化的经验曲线,全域物流一体化的完成总时间可能较长,该路径属于渐进性的战略路径。该路径特别适用于未开发即将开发的城镇(群)和乡村,可规避先散建乱建后治理后规范的战略性调整成本。该路径是始于农村,终于全区域。类似于改革开放的区域战略路径――先农村后城市,农村包围城市。

路径3:类似于路径2,其差别体现在起点有些不同,比路径2的起点高了一些,比较注意发挥城市对城镇(群)和乡村的带动作用,其前提条件依然是城乡物流互动意愿和能力较强。

路径4 :该路径的起点和终点与路径1相同,但也有不同。路径1是渐进式,路经4是突进式的,该路径实施成功的话会极大缩短全域物流一体化的时间,可尽早尽大地谋求城乡物流一体化的利益,其前提条件是一体化所需的经济、社会、文化、技术、生态、政治、自然等条件的具备,即物流一体化的天时、地利、人和三条件都完全具备,至少基本具备。此战略路径的战略利益可能较大,其战略风险也较大。

这四种路径只是示例,还有其他的路径可供选择,不过基本思想是要分轻重缓急,要考虑客观的物流需求水平和客观的物流供给能力及其两者之间的平衡关系。

(四)城乡物流一体化的战略实施路径选择的战略约束变量

当地的政治、经济、社会、人口、文化、技术、生态、自然等方面的状况,及其决定的客观的物流需求水平和客观的物流供给能力及两者之间的平衡关系,以及更高层次的物流规划都是其战略约束变量。

结论

城乡物流一体化是城乡经济一体化和城乡一体化,乃至社会主义新农村建设的一个战略方面。随着我国城乡一体化、城乡经济一体化、城乡物流一体化的实践和理论的丰富和发展,本文涉及的问题值得进一步进行定性和定量的探讨。

参考文献:

1.李仁良等.中国农村物流市场及其特征,物流经济[J],2008(6)

2.谢守祥等.战略新视角:战略路径及其控制,江苏商论[J],2008(5)

作者简介:

发展路径规划范文第11篇

一是今后五年是我们全面建成小康社会的决胜期,是全面建成小康社会的收官规划。小康目标到现在已经是最后五年了,所以“十三五”规划是全面建成小康社会的行动纲领,也是全面建成小康社会的路线图,这是一个时期,一个定位。

二是“十三五”规划是我们国家经济发展进入新常态以后编制的第一个五年规划。因为新常态不是一个很短期的、几年就过去了。如果说前37年是一个常态的话,可能后面还会经历很长时间的新常态。“十三五”规划是引领经济发展新常态的一个重要规划,是关于基本的定位。

“十三五”规划建议分成八个部分。第一部分讲的形势,我们面临的环境;第二部分讲的目标和理念;第三部分到第七部分,分别以五大发展理念所引领的发展路径为标题,阐释了未来五年经济社会发展各个方面的任务和重要的举措,包括一些制度性建设的内容。最后一部分是关于党的领导是怎么实现全面发展的目标和发展任务的政治保证。

为什么做这样一种布局,这样一种篇章结构?大家如果看一看过去几个五年规划,从来没有这么安排过,这是一种全新的结构、全新的篇章布局。这种结构背后的逻辑是什么?

第一,我们已经有了一个既定的目标。是一个没有退路的目标,无法改变的目标,也就是全面建成小康社会,这是不能变的。党的十六大提出来叫全面建设小康社会,到十的时候改成全面建成小康社会。到2020年实现这个目标是必须完成的任务,是没有退路的。

第二,目标是不能变的,但是环境和形势是变化着的。从党的十六大提出全面建设小康社会以来,包括党的十提出全面建成小康社会以来,我们国内外经济发展环境和形势已经发生了重大变化。归结到一点,就国内来讲,就是经济发展进入到了新常态。

第三,不能变的目标碰上了变化了的形势,应该怎么办。最近几年经济运行、经济发展的情况不断告诉我们一个事实,特别是最近两年更加明显,也就是说传统的发展方式,旧常态下的发展路径已经走不下去了。我们必须要在思想上进一步解放,在理念上进一步破题,这样才能找到正确的发展路径。

所以,这次建议特别重视理念先行,提出了五大理念。五大理念决定了我们未来会走五个发展路径,也就是创新发展的路径、协调发展的路径、绿色发展的路径、开放发展的路径、共享发展的路径。五大理念决定了我们后面要走五大路径,走向都要奔向一个目标,即全面建成小康社会。理念是行动的先导,理念上破题了,发展的路径也就找到了,所以这次建议就是按照这样一种篇章结构,分析了形势、提出了目标、确定了目标、阐述了理念,接下来第三部分到第七部分按照五大路径确定了未来发展的任务和措施。

发展路径规划范文第12篇

关键词关键词:多机器人;路径规划;智能算法

DOIDOI:10.11907/rjdk.161914

中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2017)001017703

引言

自20世纪80年代末以来,多机器人系统开始引起广大学者关注,并且得到了迅速发展。相较于传统的多个单机器人系统而言,多机器人系统具有更大的优势。比如,多机器人系统在时间和空间分布性上更加具有优越性。具有分布性的多机器人系统中单个机器人的传感器信息可以有效互补,因此整个机器人系统具备较高的数据冗余度和更强的自适应性、鲁棒性;在多机器人系统中,由于单个机器人可以不必具有极强的功能和极高的性能,因此多机器人系统本质上具备低成本、强鲁棒性的优势;尤其是在完成复杂任务时,多机器人的优势更加突出,通常多机器人系统能够借助先进的协作架构和协同策略,完成多个单台机器人难以实现的复杂任务等。

多机器人系统的主要特点有:由于高科技快速发展,机器人的研究和开发更加容易、自适应性更好。随着多机器人协作策略的不断进步,其完成复杂任务的成本更低、效率更高、可扩展性更好。近年来,由于材料科学等边缘科学及交叉科学的发展,机器人的研发成本逐年降低,同时多机器人的应用范围和领域更加广泛。因此,越来越多的学者们重视多机器人系统及其应用研究,多机器人系统已经成为机器人学研究中一个飞速发展、具有良好应用前景的研究方向。

近年来,随着科技不断进步,多机器人系统相关研究得到快速发展,多机器人系统中的实现技术也取得较大突破[12]。目前,多机器人系统的关键技术主要包括任务规划、运动规划、协调控制等[35]。

1多机器人系统国内外研究现状

目前,多机器人系统的研究无论在理论中还是在实践上都取得了很大进展,建立了许多仿真系统和硬件实验平台,为进一步研究机器人系统夯实了基础。日本属于较早开展多机器人系统研究与实践的国家之一,1989年设计出了著名的ACTRESS系统和CEBOT系统。图1为日本名古屋大学Fukuda等研制的CEBOT(Cellular Robotics System) 系统,该系统采用分布式体系结构设计,将多机器人系统中功能简单的自主机器人视为“细胞元”(Cells),研究“细胞元”机器人自组织地构成功能强大的多机器人系统。特别是通过传感器感知环境的动态变化,“细胞元”间相互耦合并自组织重构得以实现更加优化的体系结构。

1996年第一届机器人足球世界杯在韩国隆重举行,来自7个国家的23支参赛队参与了竞赛,如图2所示。1997年过多方共同努力,成立了国际机器人足球联合会,联合会总部设在韩国,其任务包括:每年组织一次机器人足球世界杯大赛;同时还要举办相关学术会议,给参赛者提供充分交流的学习平台,探讨机器人足球研究方面的经验和技术,从而有效地促进该学科方向的不断发展。

图3为美国南加州大学Mataric等人研制的The Nerd Herd 系统。该系统由20个机器人组成,每个机器人上装有碰撞传感器、定位系统和通讯系统,可以实现游弋(Safe Wandering)、跟随(Following)、聚集(Aggregation)、分散(Dispersion)和回家(Homing)等行为。研究人员主要将该系统应用于多机器人学习、群体行为、协调与协作等方面的试验研究与探讨,图4为利用该系统进行的推箱子实验装置。

图2机器人世界杯图3The Nerd Herd系统 C.R.Kube等人研制的Collective Robotics 系统如图5所示。该系统从自然界里昆虫的社会行为得到启发,利用多个功能简单的机器人组成功能强大的合作机器人群体。该系统在无显式通信的条件下,能够充分利用分布式控制策略实现移动机器人之间的协作。因此,单个简单智能的机器人通过交互作用实现了多机器人系统复杂的群体智能行为。

图6为美国MIT的计算科学和人工智能实验室(CSAIL)研制开发的多机器人系统。该实验室在多机器人系统上开展了协调多个机器人行为的算法设计、多机器人协调算法性能预测等问题的研究。这些关键问题及其研究成果形成多机器人控制算法的重要基础。

我国在多机器系统的研究方面也开展了卓有成效的工作,虽然起步相对较晚,但到目前为止也取得了丰硕的研究成果。沈阳自动化研究所以制造环境中多机器人的装配为研究背景,建立了多机器人协作装配系统MRCAS(Multi-Robots Cooperative Assembly System)。通过采用集中和分散相结合的分层体系结构,该系统可以完成自主编队行进、队形变换、自主避障等功能,进一步通过多机器人间协调与合作,完成装配工件任务。南京理工大学在早期开展的地面微小型机器人研究基础上,进行了移动机器人协作编队、自主定位、智能导航等关键技术研究,并取得一定成果。目前,由清华大学、国防科技大学、浙江大学和南京理工大学等著名高校联合研制的第四代无人驾驶车辆实现了多车无人干预下的编队行驶、超车行驶等核心技术。此外,上海交通大学、哈尔滨工业大学、中南大学等知名高校纷纷开展多机器人系统关键技术研究,也取得了一系列突破性研究成果,为我国机器人系统研究与发展奠定了重要基础。

2多机器人路径规划问题研究

多机器人路径规划问题是多机器人系统的关键技术,该技术也是多机器人协作完成任务的根本保障。多机器人路径规划问题定义为:利用已知的静态环境信息或者依靠传感器获得的动态环境信息,多机器人系统各个机器人自主规划一条从已知起点到目标终点的无碰撞最优路径,该最优路径不仅要求单个机器人与所有障碍物之间避障,而且还需满足多个机器人之间也无碰撞要求。

由单个机器人路径规划问题发展而来的多机器人路径规划问题,首先需要解决单个机器人路径规划问题,其次还要求解决多机器人之间的协调运动和多个机器人之间的协作问题,重点就是避免机器人之间的碰撞和避免出现机器人之间的路径死锁等问题。其中,环境建模方法、路径规划算法、协调避碰算法等都是关键技术问题[6]。

2.1环境建模

最有效的环境建模方法是建立环境地图,栅格地图、拓扑地图、特征地图等是目前常用的环境地图。

为了方便机器人的定位,栅格法将整个环境划分为许多大小相同的正方形单元格,并给予每个单元格唯一的整数标示。栅格地图模型最大的优点是简单,其缺点是栅格地图的粒度不好控制,若粒度较小,计算复杂度增加,若粒度较大,真实环境无法准确表示。

拓扑地图是利用节点间相关联的边所构成的拓扑结构来标示环境,拓扑地图模型将环境中的重要位置视为节点(如障碍物的棱角),将节点间存在的直接连接的路径视为地图中的边。拓扑地图虽然适用于环境比较简单的情况,也不需要机器人准确的位置信息。但拓扑地图通常难以直接获取,且对于相似环境的识别也比较困难。

特征地图模型不同于以上两种方法,本文利用抽象的几何特征(如点、直线、曲线等)表示机器人感知的外部环境。此模型便于位置估计和目标识别,但抽象的几何特征需要对感知的环境信息作进一步处理才能获取,一般适用于特定的环境。

2.2规划方法

按照多机器人系统运动规划的控制方式,多机器人的运动规划方法可以分为以下4种类型:①完全集中的规划:需要一个集中控制器来规划所有机器人的运动;②不完全集中的规划:每个机器人规划好自己的路径,但是有一个集中控制器来管理多机器人系统中单个机器人如何走自己的路径以保证机器人间不发生冲突;③不完全分散的规划:多机器人系统中单个机器人规划各自的路径以及如何走好自己规划的路径,在不安全情况下才由集中控制器进行统一规划;④完全分散的规划:单个机器人的运动完全自主规划,不存在集中控制器。

2.3协调避碰策略

协调避障是多机器人系统路径规划问题的重要技术之一,也是多机器人系统路径规划和多个单机器人路径规划的本质区别体现。多机器人系统协调避障问题除了要解决单个机器人自身路径规划问题,还必须解决多个机器人之间的碰撞、堵塞及死锁问题。目前,学者们提出的协调策略主要有速率调整法、交通规则法、优先级法、几何修正法以及基于行为的避碰方法等。随着“智能制造2025”的深入推进,服务机器人应用领域还在不断扩展,多机器人系统协调避碰策略亟需进一步探讨。

3多机器人系统展望

多机器人系统是一个多学科高度交叉的前沿学科,多机器人系统的进一步发展也必定会受到相关学科发展的限制。研究多C器人系统需要借鉴这些学科或学科中解决某些问题的理论和方法,才能产生突破性进展,这是未来研究多机器人系统的发展方向和重要趋势,具体而言,这些学科有:分布式系统、生物学、传感器技术、机械工程等。可从以下几个方面探讨多机器人路径规划问题:

(1)先进的传感技术。移动机器人中传感器设备被视为人类的五官,实现移动机器人的视觉、听觉、嗅觉等功能。在环境建模中依靠先进的传感技术,机器人能完成高效实时采集环境信息的任务。

(2)多传感器的信息融合技术。移动机器人导航方式正在向多传感器发展,使用多个传感器可以同时采集和处理信息,从而提高机器人系统的速度和性能。通过合理支配并充分利用传感器及其采集信息,并采用信息融合技术以获得环境的一致性解释及描述形式,可以提高机器人路径规划的精准度和鲁棒性。

(3)智能优化算法的发展。随着复杂问题规模呈现指数级增长,智能优化方法迅速成为多机器人系统路径规划研究新的发展方向。但由于算法实时性、自适应性、鲁棒性还不够好,智能优化算法在实际应用中必然存在一定的局限性。因此,多机器人系统路径规划问题研究中,智能优化算法还有很大的发展空间。

4结语

多机器人系统的研究与应用已经对人类社会产生深刻影响,随着科学技术的不断进步,其还将会对人类生活和社会进步带来巨大变革。不久的将来,人们的生活质量和工业、农业和国防现代化水平都将得到极大提高。但目前对于多机器人系统的研究还处于初级阶段,多机器人系统关键技术研究还亟需深入探讨,特别是多机器人系统路径规划算法还有待进一步改进,多机器人系统无论在理论研究上还是技术实现上都需要更多学者进行不懈努力和积极探索。

参考文献:

[1]吴军,徐昕,连传强,等.协作多机器人系统研究进展综述[J].智能系统学报,2011,6(1):1326.

[2]原魁,李园,房立新.多移动机器人系统研究发展近况[J].自动化学报 2007,33(8):785795.

[3]蔡自兴,崔益安.多机器人覆盖技术研究进展[J].控制与决策,2007,2(3):17.

[4]张嵛,刘淑华.多机器人任务分配的研究与进展[J].智能系统学报,2008,3(2):115120.

[5]刘晓南,刘斌.基于结构自适应的多机器人协作机制研究[J].传感器与微系统,2010,29(11):5456.

发展路径规划范文第13篇

摘 要:在查阅大量文献的基础上对多机器人路径规划的主要研究内容和研究现状进行了分析和总结,讨论了多机器人路径规划方法的评判标准,并阐述了研究遇到的瓶颈问题,展望了多机器人路径规划方法的发展趋势。

关键词:多机器人;路径规划;强化学习;评判准则

Abstract:This paper analyzed and concluded the main method and current research of the path planning research for multirobot.Then discussed the criterion of path planning research for multirobot based large of literature.Meanwhile,it expounded the bottleneck of the path planning research for multirobot,forecasted the future development of multirobot path planning.

Key words:multirobot;path planning;reinforcement learning;evaluating criteria 

近年来,分布式人工智能(DAI)成为人工智能研究的一个重要分支。DAI研究大致可以分为DPS(distributed problem solving)和MAS(multiagent system)两个方面。一些从事机器人学的研究人员受多智能体系统研究的启发,将智能体概念应用于多机器人系统的研究中,将单个机器人视做一个能独立执行特定任务的智能体,并把这种多机器人系统称为多智能体机器人系统(MARS)。因此,本文中多机器人系统等同于多智能体机器人系统。目前,多机器人系统已经成为学术界研究的热点,而路径规划研究又是其核心部分。

机器人路径规划问题可以建模为一个带约束的优化问题,其包括地理环境信息建模、路径规划、定位和避障等任务,它是移动机器人导航与控制的基础。单个移动机器人路径规划研究一直是机器人研究的重点,且已经有许多成果[1~3],例如在静态环境中常见的有连接图法、可视图法、切线图法、Voronoi图法、自由空间法、栅格法、拓扑法、链接图法、DempsterShafer证据理论建图等;动态环境中常见的有粒子群算法、免疫算法、遗传算法、神经网络、蚁群算法、模拟退火算法、人工势场法等。然而,多机器人路径规划研究比单个机器人路径规划要复杂得多,必须考虑多机器人系统中机器人之间的避碰机制、机器人之间的相互协作机制、通信机制等问题。

1 多机器人路径规划方法

单个机器人的路径规划是找出从起始点至终点的一条最短无碰路径。多个机器人的路径规划侧重考虑整个系统的最优路径,如系统的总耗时间最少路径或是系统总路径最短等。从目前国内外的研究来看,在规划多机器人路径时,更多考虑的是多机器人之间的协调和合作式的路径规划。

目前国内外多机器人路径规划研究方法分为传统方法、智能优化方法和其他方法三大类。其中传统方法主要有基于图论的方法(如可视图法、自由空间法、栅格法、Voronoi图法以及人工势场方法等);智能优化方法主要有遗传算法、蚁群算法、免疫算法、神经网络、强化学习等;其他方法主要有动态规划、最优控制算法、模糊控制等。它们中的大部分都是从单个机器人路径规划方法扩展而来的。

1)传统方法 多机器人路径规划传统方法的特点主要体现在基于图论的基础上。方法一般都是先将环境构建成一个图,然后再从图中寻找最优的路径。其优点是比较简单,比较容易实现;缺点是得到的路径有可能不是最优路径,而是次优路径。薄喜柱等人[4]提出的一种新路径规划方法的基本思想就是基于栅格类的环境表示和障碍地图的。而人工势场方法的基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。障碍物对移动机器人产生斥力,目标点产生引力,引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势,机器人在势场中受到抽象力作用,抽象力使得机器人绕过障碍物。其优点是适合未知环境下的规划,不会出现维数爆炸问题;但是人工势场法也容易陷入局部最小,并且存在丢失解的部分有用信息的可能。顾国昌等人[5]提出了引用总体势减小的动态调度技术的多机器人路径规划,较好地解决了这个问题。

2)智能优化方法 多机器人路径规划的智能优化方(算)法是随着近年来智能计算发展而产生的一些新方法。其相对于传统方法更加智能化,且日益成为国内外研究的重点。

遗传算法是近年来计算智能研究的热点,作为一种基于群体进化的概率优化方法,适用于处理传统搜索算法难以解决的复杂和非线性问题,如多机器的路径规划问题。在路径规划中,其基本思想是先用链接图法把环境地图构建成一个路径节点链接网,将路径个体表达为路径中一系列中途节点,并转换为二进制串;然后进行遗传操作(如选择、交叉、复制、变异),经过N次进化,输出当前的最优个体即机器人的最优路径。遗传算法的缺点是运算速度不快,进化众多的规划要占据很大的存储空间和运算时间;优点是有效避免了局部极小值问题,且计算量较小。 

孙树栋等人[6,7]在这方面较早地展开了研究,提出的基于集中协调思想的一种混合遗传算法来规划多机器人路径方法较好地解决了避障问题。但不足的是该方法必须建立环境地图,在环境未知情况下的规划没有得到很好的解决;且规划只能保证找到一个比较满意的解,在求解全局最优解时仍有局限。

文献[8]中提出的一种基于定长十进编码方法有效降低了遗传算法的编码难度,克服了已有的变长编码机制及定长二进制编码机制需特殊遗传操作算子和特殊解码的缺陷, 使得算法更加简单有效。

智能计算的另一种常见的方法——蚁群算法属于随机搜索的仿生算法。其基本思想是模拟蚂蚁群体的觅食运动过程来实现寻优,通过蚂蚁群体中各个体之间的相互作用,分布、并行地解决组合优化问题。该算法同样比较适合解决多机器人的路径规划问题。

朱庆保[9]提出了在全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法。该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,然后在此基础上进行与其他机器人的碰撞预测与避碰规划。因此,机器人的前进路径不断被动态修改,从而在每条局部优化路径引导下,使机器人沿一条全局优化的路径到达目标点。但其不足是在动态不确定的环境中路径规划时间开销剧增,而且机器人缺乏必要的学习,以至于整个机器人系统路径难以是最优路径。

强化学习[10,11] (又称再激励学习)是一种重要的机器学习方法。它是一种智能体从环境状态到行为映射的学习,使得行为从环境中获得积累奖赏值最大。其原理如图1所示。

强化学习算法一般包含了两个步骤:a)从当前学习循环的值函数确定新的行为策略;b)在新的行为策略指导下,通过所获得的瞬时奖惩值对该策略进行评估。学习循环过程如下所示,直到值函数和策略收敛:

v0π1v1π2…v*π*v*

目前比较常见的强化学习方法有:Monte Carlo方法、动态规划方法、TD(时间差分)方法。其中TD算法包含Sarsa算法、Q学习算法以及Dyna-Q算法等。其Q值函数迭代公式分别为

TD(0)策略: V(si)V(si)+α[γi+1+γV(si+1)-V(si)]

Sarsa算法: Q(st,at)Q(st,at)+α[γt+1+γQ(st+1,at.+1)-Q(st,at)]Qs′学习算法: Qπ(s,a)=∑Pαss′[Rass′+γVπ(s′)]

近年来,基于强化学习的路径规划日益成为国内外学者研究的热点。M. J. Mataric[12]首次把强化学习引入到多机器人环境中。而基于强化学习的多机器人路径规划的优点主要体现在:无须建立精确的环境模型,简化了智能体的编程;无须构建环境地图;强化学习可以把路径规划、避碰、避障、协作等问题统一解决。

张芳等人[13]提出了基于再激励协调避障路径规划方法,把再励函数设计为基于行为分解的无模型非均匀结构,新的再励函数结构使得学习速度得以提高且有较好的鲁棒性。同时,证明了在路径规划中,机器人的趋向目标和避障行为密切相关,对反映各基本行为的再励函数取加权和来表示总的再励函数要优于取直接和的表示方式,也反映了再励函数设计得合理与否及其确切程度将影响再励学习的收敛速度。王醒策等人[14]在动态编队的强化学习算法方面展开了研究。宋一然[15]则提出了分段再励函数的强化学习方法进行路径规划。其缺点是学习次数较多、效率不高,当机器人数目增加时,它有可能面临维数灾难的困难。所以,基于强化学习的路径规划在多机器人环境下的学习将变得比较困难,需要对传统的强化学习加以优化,如基于人工神经网络的强化学习[16]等。

3)其他方法 除了以上国内外几种比较常见且研究较多的方法外,还有唐振民等人[17]提出的基于动态规划思想的多机器人路径规划,把运筹学中的动态规划思想与Dijkstra算法引入到多机器人的路径规划中,用动态规划的基本思想来解决图论中的费用流问题和路径规划中的层级动态联盟问题。其选择距离邻近法作为联盟参考依据。一个机器人的邻居是指在地理位置上分布在这个机器人周围的其他机器人;与该机器人最近邻的机器人为第一层邻居,第一层邻居的邻居为该机器人的第二层邻居, 依此类推。那么层级越高(即越近)的邻居,它满足协作要求的可能性越大。动态规划算法实质上是一种以空间换时间的技术,它在实现的过程中,必须存储产生过程中的各种状态,其空间复杂度要大于其他算法,故动态规划方法比较适合多机器人的全局路径规划。

孙茂相等人[18]提出了最优控制与智能决策相结合的多移动机器人路径规划方法。其首先构造一个以各机器人最优运动状态数据库为核心的实时专家系统, 在离线状态下完成; 然后各机器人在此专家系统的支持下, 以最优规划策略为基础, 采用速度迁移算法, 自主决定其控制。该方法拥有较好的稳定性与复杂度。焦立男等人[19]提出的基于局部传感和通信的多机器人运动规划框架较好地解决了多机器人路径规划在局部在线规划的系统框架问题。沈捷等人[20]提出了保持队形的多移动机器人路径规划。以基于行为的导航算法为基础,把机器人队列的运动过程划分为正常运动、避障和恢复队形三个阶段。在避障阶段,引入虚拟机器人使队形保持部分完整;当队形被严重打乱时,规划机器人的局部目标位姿使队列快速恢复队形。其算法重点为避障机器人进入避障状态,暂时脱离队列,并以虚拟机器人代替避障机器人。

2 多机器人避碰和避障

避障和避碰是多机器人路径规划研究中需要考虑的重点问题之一。避障和避碰主要讨论的内容有防止碰撞;冲突消解、避免拥塞;如何避免死锁。在路径规划中常见的多机器人避障方法[21]有主从控制法、动态优先法(建立在机器人之间的通信协商上)、交通规则法、速率调整法,以及障碍物膨胀法、基于人工势场的方法等。

目前国内外对于多机器人避障展开的研究还不是很多,比较典型的有徐潼等人[22]以Th.Fraichard的思想为基础,扩充并完善了路径/速度分解方案来协调多机器人,设立集中管理agent进行整体规划,为每个机器人规划路径;并根据优先级规则对运动特征进行分布式规划以避免机器人间的冲突。周明等人[23]提出分布式智能避撞规划系统,将原来比较复杂的大系统转换为相对简单的子系统问题,由各智能机器人依据任务要求和环境变化, 独立调整自身运动状态,完成任务的分布式智能决策体系结构。任炏等人[24]提出了基于过程奖赏和优先扫除的强化学习多机器人系统的冲突消解方法。该算法能够显著减少冲突,避免死锁,提高了系统整体性能。欧锦军等人[25]提出了通过调整机器人的运动速度实现多机器人避碰,将避碰问题转换为高维线性空间的优化问题, 并进一步将其转换为线性方程的求解。该方法的缺点是系统的复杂度较高、计算量太大。

人工势场方法的特点是计算简洁、实时性强、便于数学描述,且适合于多自由度机器人环境,但容易产生抖动和陷入局部极小。为了克服其缺点,景兴建等人[26]提出了人工协调场的方法,在传统排斥力场中增加一个协调力,并将吸引力、排斥力和协调力与局部环境下机器人的运动状态和运动要求结合起来,有效地保证机器人的安全性,提高机器人在复杂动态环境下行为决策的准确性和鲁棒性。

3 多机器人协作和协调机制

多机器人间的运动协调[27~31]是多机器人路径规划的关键,也是多机器人与单机器人路径规划相区别的根本所在。多机器人系统在复杂动态实时环境下,由于受到时间、资源及任务要求的约束,需要在有限时间、资源的情况下进行资源分配、任务调配、冲突解决等协调合作问题,而机器人间的协调与协作,能够大大地提高整个系统的效率和鲁棒性,成为系统完成控制或解决任务的关键。

目前已有的协调方式分为集中式、分布式和混合式三种。在集中式协调中,集中规划器详细地规划出每个机器人的动作,通常的做法是将多个机器人看做一个多自由度的机器人进行规划;而分布式协调规划中,机器人之间进行合作,将一个任务分成多个子任务,根据各自的特点完成不同的子任务,从而共同完成总任务;混合式协调是集中式和分布式混合在一起的形式。

多机器人间典型的协调方法[32]有合同网协议[33]、黑板模型、结果共享的协同方法、市场机制。近年来强化学习在多机器人协作方面也得到很好的应用,陈雪江[32]在基于强化学习的多机器人协作方面展开了研究,提出了多智能体协作的两层强化学习方法来求解在多智能体完全协作、有通信情况下的协作问题。其主要通过在单个智能体中构筑两层强化学习单元来实现:第一层强化学习单元负责学习智能体的联合任务协作策略;第二层强化学习单元负责学习在本智能体看来是最有效的行动策略。陈伟等人[34]提出基于多目标决策理论的多机器人协调方法;通过对环境的拓扑建模,从基于行为的机器人学角度出发,对任务进行分解并设计目标行为,以多目标行为决策理论作为决策支持,从而达到多机器人运动协调的目的。

4 多机器人路径规划方(算)法的判优准则

通常评价机器人路径规划方(算)法的标准文献[35]有正确性、时间/空间复杂度、并行性、可靠性、扩展性、鲁棒性和学习。而多机器人的路径规划除了以上一些衡量标准之外,还需要考虑整个系统的最优化以及机器人间的协调性。

1)正确性 是分析算法的最基本的原则之一。一般来说算法的正确性是指:在给定有效的输入数据后,算法经过有穷时间的计算能给出正确的答案。但在多机器人路径规划算法中,正确性主要指:路径规划算法要生成多个机器人协调运动的无碰安全路径;这条路径是优化的。

2)安全性 一般指多机器人所生成的各路径中节点与障碍物有一定的距离。但在实际的应用背景下,有人认为安全性可以从两个方面来理解:a)狭义地讲,它就是机器人在行走过程中所做的功。在一定的条件下,它与路径长度准则是一致的。b)广义地讲,它是各种优化条件加权综合而得到的结果。

3)复杂度 一个算法的复杂性高低体现在该算法所需要的计算机资源的多少上面。所需要的资源越多,该算法的复杂性越高;反之,所需要的资源越少,该算法的复杂性就越低。算法的复杂性包括时间复杂度和空间复杂度。

在多机器人的路径规划算法中,算法的复杂度分析显得尤为重要。一般地,单机器人路径规划算法的时空复杂度已经颇高,它们的数量级至少是O(n2);多机器人的路径规划算法不仅是m-O(n2)(即m个机器人路径规划简单地叠加),它们之间还存在着对运动空间竞争的冲突,面对不断变化的冲突的协调需要花费大量的时间和空间。通常多机器人的路径规划算法与机器人的个数呈指数关系O(km×n2)(k为常数)。这对多机器人路径规划算法的时间/空间复杂度控制是一个很严峻的考验。

4)并行性 算法的并行性从算法设计、编写程序、编译和运行等多个不同的层次来体现。路径规划过程需要大量的计算,当处理的环境比较复杂,机器人工作的环境过于紧凑,尤其是机器人数量很多时,算法的时间/空间复杂度势必会成为算法效率的关键。因此,在算法设计和运行上的并行性是通常考虑的方法。对多个机器人的路径规划尽量采用分布式多进程的规划机制,以实现每个机器人路径规划的并行性。

5)可靠性 把多个机器人及其工作环境看成是一个系统,多机器人处于它们各自的起始点时,称该系统处于初始状态;当它们处于各自的目标点时,称该系统处于目标状态。多机器人的路径规划就是在该系统的这两个状态间建立一串合理的状态变迁。这一状态变迁过程可能会历经许多状态,如果在状态变迁过程中,路径规划算法控制不好各状态间的转移关系,就会导致系统紊乱,出现机器人间的碰撞、找不到路径等恶性后果,使任务失败。所以这就对算法的可靠性和完备性提出了挑战。为了很好地克服这一困难,需要对系统的各种可能状态建模,分析它们相互间的关系,建立有限状态自动机模型或Petri网模型,并以此为指导,按照软件工程的思想,构造恰当的算法输入来对算法的可靠性进行检验。

6)可扩展性 在多机器人的路径规划算法中,可扩展性主要是指一种路径规划算法在逻辑上,或者说在实现上能否容易地从2D空间扩展到3D空间,从低自由度扩展到高自由度,从较少的机器人数到更多的机器人数。可扩展性在各种路径规划算法之间没有一种量的比较标准,只能从实际的具体情况出发、从对环境描述的适宜程度出发、从算法解决这一问题的复杂度出发、从算法本身的自适应出发等来考虑。

7)鲁棒性和学习 鲁棒性对于多机器人系统非常重要。因为许多应用,如路径规划要求连续的作业、系统中的单个机器人出现故障或被破坏,要求机器人利用剩余的资源仍然能够完成任务。学习是在线适应特定的任务。虽然通用的系统非常有用,但将它用于特定应用上时,通常需要调整一些参数。具有在线调整相关参数的能力是非常吸引人的,这在将体系结构转移到其他应用时可以节省许多工作。尤其是多机器人系统中机器人的自身学习和相互间的学习能够大大提高整个系统的效率和系统的稳定性。

8)最优化 对动态环境有优化反应。由于有些应用领域涉及的是动态的环境条件,具有根据条件优化系统的反应能力成为能否成功的关键。

5 结束语

综上所述,国内外研究者在多机器人路径规划取得了一些成果,但是在协作、学习、通信机制等方面仍面临很大的困难和不足。如何进一步提高机器人间的协调性,增强机器人自身以及相互间的学习以提高多机器人系统的效率和鲁棒性都有待深入研究。近年来无线通信技术得到长足发展,但在目前的技术条件下,在多机器人系统中实现所有机器人之间的点对点实时通信还有较大困难,这也是大多数多机器人系统仍然采用集中通信方式的主要原因。因此,如何降低多机器人系统对通信速度的依赖程度也是一个非常重要的问题。

总之,多机器人路径规划设计和实现是一项极其复杂的系统工程,展望其能在结合计算智能方法,如差分进化、遗传算法、粒子群算法、免疫算法、模糊逻辑算法、BP网络、人工势场的改进、模拟退火和环境建模方法等方面取得新的突破。

参考文献:

[1]WEISS G.Multiagent systems:a modern approach to distributed modern approach to artificial intelligence[M].Cambridge, Massachusetts:MIT Press,1999:121-161.

[2]蔡自兴,徐光祐.人工智能及其应用:研究生用书[M].3版.北京:清华大学出版社,2004:124-198.

[3]谭民,王硕,曹志强.多机器人系统[M].北京:清华大学出版社,2005:6-81.

[4]薄喜柱,洪炳熔.动态环境下多移动机器人路径规划的一种新方法[J].机器人,2001,23(5):407-410.

[5]顾国昌,李亚波.基于总体势减小的动态调度技术解决多机器人的路径规划[J].机器人,2001,23(2):171-174.

[6]孙树栋,林茂.基于遗传算法的多移动机器人协调路径规划[J].自动化学报,2000,26(5):672-676.

[7]周明,孙树栋,彭炎午.基于遗传算法的多机器人系统集中协调式路径规划[J].航空学报,2000,21(2):146-149.

[8]CAI Zixing,PENG Zhihong.Cooperative coevolutionary adaptive genetic algorithm in path planning of cooperative multimobile robot systems[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems:Theory and Applications,2002,33(1):61-71.

[9]朱庆保.全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法[J].软件学报,2006,17(9):1890-1898.

[10]SANDHOLM T W,CRITES R H.Multiagent reinforcement learning in the iterated prisoner’s dilemma[J].BioSystems,1996,37(1):147-166.

[11]高阳,陈世福,陆鑫.强化学习研究综述[J].自动化学报,2004,30(1):

86-100.

[12]MATARIC M J.Interaction and intelligent behavior[D].Massachusetls:Department of Electrical Engineering and Computer Science,MIT,1994.

[13]张芳,颜国正,林良明.基于再励学习的多移动机器人协调避障路径规划方法[J].计算机工程与应用,2003,39(3):80-83.

[14]王醒策,张汝波,顾国昌.多机器人动态编队的强化学习算法研究[J].计算机研究与发展,2003,40(10):1444-1450.

[15]宋一然.基于强化学习的多机器人路径规划方法[J].莆田学院学报,2006,13(2):38-41.

[16]韩学东,洪炳熔.基于人工神经网络的多机器人协作学习研究[J].计算机工程与设计,2002,23(6):1-3.

[17]唐振民,赵春霞,杨静宇,等.基于动态规划思想的多机器人路径规划[J].南京理工大学学报,2003,27(5):610-615.

[18]孙茂相,周明,王艳红,等.多移动机器人实时最优运动规划[J].控制与决策,1998,

13(2):125-130.

[19]焦立男,唐振民.基于局部传感和通讯的多机器人运动规划框架[J].计算机工程与应用,2007,43(17):89-93.

[20]沈捷,费树岷,郑波.多移动机器人保持队形路径规划[J].东南大学学报,2005,35(3):391-395.

[21]MANSOR M A,MORRIS A S.Path planning in unknown environment with obstacles using virtual window[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems,1999,24(3):235-251.

[22]徐潼,唐振民.多机器人系统中的动态避碰规划[J].计算机工程,2003,29(17):

79-81,104.

[23]周明,孙茂相,尹朝万,等.多移动机器人分布式智能避撞规划系统[J].机器人,1999,21(2):139-143.

[24]任炏,陈宗海.基于强化学习算法的多机器人系统的冲突消解的方法[J].控制与决策,2006,21(4):430-434,439.

[25]欧锦军,朱枫.一种多移动机器人避碰规划方法[J].机器人,2000,22(6):474-481.

[26]景兴建,王越超,谈大龙.基于人工协调场的多移动机器人实时协调避碰规划[J].控制理论与应用,2004,21(5):757-764.

[27]PANAIT L,LUKE S.Cooperative multiagent learning:the state of the art[J].Autonomous Agents and MultiAgent Systems,2005,11(3):387-434.

[28]TZAFESTAS C S,PROKOPIOU P A,TZAFESTAS S G.Path planning and control of a cooperative three robot system manipulating large objects[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems,1998,22(2):99-116.

[29]薛宏涛,叶媛媛,沈林成,等.多智能体系统体系结构及协调机制研究综述[J].机器人,2001,23(1):85-90.

[30]周风余,李贻斌,宋锐,等.基于混合式多智能体系统的协作多机器人系统研究[J].山东大学学报:工学版,2005,35(1):82-87.

[31]夏冰,张佐,张毅,等.基于多智能体系统的动态路径选择算法研究[J].公路交通科技,2003,20(1):93-96.

[32]陈雪江.基于强化学习的多机器人协作机制研究[D].杭州:浙江工业大学,2004.

[33]SMITH R.The contract net protocol:highlevel communication and control in a distributed problem solver[J].IEEE Trans on Computer,1980,C-29(12):1104-1113.

发展路径规划范文第14篇

    摘 要:在查阅大量文献的基础上对多机器人路径规划的主要研究内容和研究现状进行了分析和总结,讨论了多机器人路径规划方法的评判标准,并阐述了研究遇到的瓶颈问题,展望了多机器人路径规划方法的发展趋势。

关键词:多机器人;路径规划;强化学习;评判准则

abstract:this paper analyzed and concluded the main method and current research of the path planning research for multirobot.then discussed the criterion of path planning research for multirobot based large of literature.meanwhile,it expounded the bottleneck of the path planning research for multirobot,forecasted the future development of multirobot path planning.

key words:multirobot;path planning;reinforcement learning;evaluating criteria 

近年来,分布式人工智能(dai)成为人工智能研究的一个重要分支。dai研究大致可以分为dps(distributed problem solving)和mas(multiagent system)两个方面。一些从事机器人学的研究人员受多智能体系统研究的启发,将智能体概念应用于多机器人系统的研究中,将单个机器人视做一个能独立执行特定任务的智能体,并把这种多机器人系统称为多智能体机器人系统(mars)。因此,本文中多机器人系统等同于多智能体机器人系统。目前,多机器人系统已经成为学术界研究的热点,而路径规划研究又是其核心部分。

机器人路径规划问题可以建模为一个带约束的优化问题,其包括地理环境信息建模、路径规划、定位和避障等任务,它是移动机器人导航与控制的基础。单个移动机器人路径规划研究一直是机器人研究的重点,且已经有许多成果[1~3],例如在静态环境中常见的有连接图法、可视图法、切线图法、voronoi图法、自由空间法、栅格法、拓扑法、链接图法、dempstershafer证据理论建图等;动态环境中常见的有粒子群算法、免疫算法、遗传算法、神经网络、蚁群算法、模拟退火算法、人工势场法等。然而,多机器人路径规划研究比单个机器人路径规划要复杂得多,必须考虑多机器人系统中机器人之间的避碰机制、机器人之间的相互协作机制、通信机制等问题。

1 多机器人路径规划方法

单个机器人的路径规划是找出从起始点至终点的一条最短无碰路径。多个机器人的路径规划侧重考虑整个系统的最优路径,如系统的总耗时间最少路径或是系统总路径最短等。从目前国内外的研究来看,在规划多机器人路径时,更多考虑的是多机器人之间的协调和合作式的路径规划。

目前国内外多机器人路径规划研究方法分为传统方法、智能优化方法和其他方法三大类。其中传统方法主要有基于图论的方法(如可视图法、自由空间法、栅格法、voronoi图法以及人工势场方法等);智能优化方法主要有遗传算法、蚁群算法、免疫算法、神经网络、强化学习等;其他方法主要有动态规划、最优控制算法、模糊控制等。它们中的大部分都是从单个机器人路径规划方法扩展而来的。

1)传统方法 多机器人路径规划传统方法的特点主要体现在基于图论的基础上。方法一般都是先将环境构建成一个图,然后再从图中寻找最优的路径。其优点是比较简单,比较容易实现;缺点是得到的路径有可能不是最优路径,而是次优路径。薄喜柱等人[4]提出的一种新路径规划方法的基本思想就是基于栅格类的环境表示和障碍地图的。而人工势场方法的基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。障碍物对移动机器人产生斥力,目标点产生引力,引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势,机器人在势场中受到抽象力作用,抽象力使得机器人绕过障碍物。其优点是适合未知环境下的规划,不会出现维数爆炸问题;但是人工势场法也容易陷入局部最小,并且存在丢失解的部分有用信息的可能。顾国昌等人[5]提出了引用总体势减小的动态调度技术的多机器人路径规划,较好地解决了这个问题。

2)智能优化方法 多机器人路径规划的智能优化方(算)法是随着近年来智能计算发展而产生的一些新方法。其相对于传统方法更加智能化,且日益成为国内外研究的重点。

遗传算法是近年来计算智能研究的热点,作为一种基于群体进化的概率优化方法,适用于处理传统搜索算法难以解决的复杂和非线性问题,如多机器的路径规划问题。在路径规划中,其基本思想是先用链接图法把环境地图构建成一个路径节点链接网,将路径个体表达为路径中一系列中途节点,并转换为二进制串;然后进行遗传操作(如选择、交叉、复制、变异),经过n次进化,输出当前的最优个体即机器人的最优路径。遗传算法的缺点是运算速度不快,进化众多的规划要占据很大的存储空间和运算时间;优点是有效避免了局部极小值问题,且计算量较小。 

孙树栋等人[6,7]在这方面较早地展开了研究,提出的基于集中协调思想的一种混合遗传算法来规划多机器人路径方法较好地解决了避障问题。但不足的是该方法必须建立环境地图,在环境未知情况下的规划没有得到很好的解决;且规划只能保证找到一个比较满意的解,在求解全局最优解时仍有局限。

文献[8]中提出的一种基于定长十进编码方法有效降低了遗传算法的编码难度,克服了已有的变长编码机制及定长二进制编码机制需特殊遗传操作算子和特殊解码的缺陷, 使得算法更加简单有效。

智能计算的另一种常见的方法——蚁群算法属于随机搜索的仿生算法。其基本思想是模拟蚂蚁群体的觅食运动过程来实现寻优,通过蚂蚁群体中各个体之间的相互作用,分布、并行地解决组合优化问题。该算法同样比较适合解决多机器人的路径规划问题。

朱庆保[9]提出了在全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法。该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,然后在此基础上进行与其他机器人的碰撞预测与避碰规划。因此,机器人的前进路径不断被动态修改,从而在每条局部优化路径引导下,使机器人沿一条全局优化的路径到达目标点。但其不足是在动态不确定的环境中路径规划时间开销剧增,而且机器人缺乏必要的学习,以至于整个机器人系统路径难以是最优路径。

强化学习[10,11] (又称再激励学习)是一种重要的机器学习方法。它是一种智能体从环境状态到行为映射的学习,使得行为从环境中获得积累奖赏值最大。其原理如图1所示。

强化学习算法一般包含了两个步骤:a)从当前学习循环的值函数确定新的行为策略;b)在新的行为策略指导下,通过所获得的瞬时奖惩值对该策略进行评估。学习循环过程如下所示,直到值函数和策略收敛:

v0π1v1π2…v*π*v*

目前比较常见的强化学习方法有:monte carlo方法、动态规划方法、td(时间差分)方法。其中td算法包含sarsa算法、q学习算法以及dyna-q算法等。其q值函数迭代公式分别为

td(0)策略: v(si)v(si)+α[γi+1+γv(si+1)-v(si)]

sarsa算法: q(st,at)q(st,at)+α[γt+1+γq(st+1,at.+1)-q(st,at)]qs′学习算法: qπ(s,a)=∑pαss′[rass′+γvπ(s′)]

近年来,基于强化学习的路径规划日益成为国内外学者研究的热点。m. j. mataric[12]首次把强化学习引入到多机器人环境中。而基于强化学习的多机器人路径规划的优点主要体现在:无须建立精确的环境模型,简化了智能体的编程;无须构建环境地图;强化学习可以把路径规划、避碰、避障、协作等问题统一解决。

张芳等人[13]提出了基于再激励协调避障路径规划方法,把再励函数设计为基于行为分解的无模型非均匀结构,新的再励函数结构使得学习速度得以提高且有较好的鲁棒性。同时,证明了在路径规划中,机器人的趋向目标和避障行为密切相关,对反映各基本行为的再励函数取加权和来表示总的再励函数要优于取直接和的表示方式,也反映了再励函数设计得合理与否及其确切程度将影响再励学习的收敛速度。王醒策等人[14]在动态编队的强化学习算法方面展开了研究。宋一然[15]则提出了分段再励函数的强化学习方法进行路径规划。其缺点是学习次数较多、效率不高,当机器人数目增加时,它有可能面临维数灾难的困难。所以,基于强化学习的路径规划在多机器人环境下的学习将变得比较困难,需要对传统的强化学习加以优化,如基于人工神经网络的强化学习[16]等。

3)其他方法 除了以上国内外几种比较常见且研究较多的方法外,还有唐振民等人[17]提出的基于动态规划思想的多机器人路径规划,把运筹学中的动态规划思想与dijkstra算法引入到多机器人的路径规划中,用动态规划的基本思想来解决图论中的费用流问题和路径规划中的层级动态联盟问题。其选择距离邻近法作为联盟参考依据。一个机器人的邻居是指在地理位置上分布在这个机器人周围的其他机器人;与该机器人最近邻的机器人为第一层邻居,第一层邻居的邻居为该机器人的第二层邻居, 依此类推。那么层级越高(即越近)的邻居,它满足协作要求的可能性越大。动态规划算法实质上是一种以空间换时间的技术,它在实现的过程中,必须存储产生过程中的各种状态,其空间复杂度要大于其他算法,故动态规划方法比较适合多机器人的全局路径规划。

孙茂相等人[18]提出了最优控制与智能决策相结合的多移动机器人路径规划方法。其首先构造一个以各机器人最优运动状态数据库为核心的实时专家系统, 在离线状态下完成; 然后各机器人在此专家系统的支持下, 以最优规划策略为基础, 采用速度迁移算法, 自主决定其控制。该方法拥有较好的稳定性与复杂度。焦立男等人[19]提出的基于局部传感和通信的多机器人运动规划框架较好地解决了多机器人路径规划在局部在线规划的系统框架问题。沈捷等人[20]提出了保持队形的多移动机器人路径规划。以基于行为的导航算法为基础,把机器人队列的运动过程划分为正常运动、避障和恢复队形三个阶段。在避障阶段,引入虚拟机器人使队形保持部分完整;当队形被严重打乱时,规划机器人的局部目标位姿使队列快速恢复队形。其算法重点为避障机器人进入避障状态,暂时脱离队列,并以虚拟机器人代替避障机器人。

2 多机器人避碰和避障

避障和避碰是多机器人路径规划研究中需要考虑的重点问题之一。避障和避碰主要讨论的内容有防止碰撞;冲突消解、避免拥塞;如何避免死锁。在路径规划中常见的多机器人避障方法[21]有主从控制法、动态优先法(建立在机器人之间的通信协商上)、交通规则法、速率调整法,以及障碍物膨胀法、基于人工势场的方法等。

目前国内外对于多机器人避障展开的研究还不是很多,比较典型的有徐潼等人[22]以th.fraichard的思想为基础,扩充并完善了路径/速度分解方案来协调多机器人,设立集中管理agent进行整体规划,为每个机器人规划路径;并根据优先级规则对运动特征进行分布式规划以避免机器人间的冲突。周明等人[23]提出分布式智能避撞规划系统,将原来比较复杂的大系统转换为相对简单的子系统问题,由各智能机器人依据任务要求和环境变化, 独立调整自身运动状态,完成任务的分布式智能决策体系结构。任炏等人[24]提出了基于过程奖赏和优先扫除的强化学习多机器人系统的冲突消解方法。该算法能够显著减少冲突,避免死锁,提高了系统整体性能。欧锦军等人[25]提出了通过调整机器人的运动速度实现多机器人避碰,将避碰问题转换为高维线性空间的优化问题, 并进一步将其转换为线性方程的求解。该方法的缺点是系统的复杂度较高、计算量太大。

人工势场方法的特点是计算简洁、实时性强、便于数学描述,且适合于多自由度机器人环境,但容易产生抖动和陷入局部极小。为了克服其缺点,景兴建等人[26]提出了人工协调场的方法,在传统排斥力场中增加一个协调力,并将吸引力、排斥力和协调力与局部环境下机器人的运动状态和运动要求结合起来,有效地保证机器人的安全性,提高机器人在复杂动态环境下行为决策的准确性和鲁棒性。

3 多机器人协作和协调机制

多机器人间的运动协调[27~31]是多机器人路径规划的关键,也是多机器人与单机器人路径规划相区别的根本所在。多机器人系统在复杂动态实时环境下,由于受到时间、资源及任务要求的约束,需要在有限时间、资源的情况下进行资源分配、任务调配、冲突解决等协调合作问题,而机器人间的协调与协作,能够大大地提高整个系统的效率和鲁棒性,成为系统完成控制或解决任务的关键。

目前已有的协调方式分为集中式、分布式和混合式三种。在集中式协调中,集中规划器详细地规划出每个机器人的动作,通常的做法是将多个机器人看做一个多自由度的机器人进行规划;而分布式协调规划中,机器人之间进行合作,将一个任务分成多个子任务,根据各自的特点完成不同的子任务,从而共同完成总任务;混合式协调是集中式和分布式混合在一起的形式。

多机器人间典型的协调方法[32]有合同网协议[33]、黑板模型、结果共享的协同方法、市场机制。近年来强化学习在多机器人协作方面也得到很好的应用,陈雪江[32]在基于强化学习的多机器人协作方面展开了研究,提出了多智能体协作的两层强化学习方法来求解在多智能体完全协作、有通信情况下的协作问题。其主要通过在单个智能体中构筑两层强化学习单元来实现:第一层强化学习单元负责学习智能体的联合任务协作策略;第二层强化学习单元负责学习在本智能体看来是最有效的行动策略。陈伟等人[34]提出基于多目标决策理论的多机器人协调方法;通过对环境的拓扑建模,从基于行为的机器人学角度出发,对任务进行分解并设计目标行为,以多目标行为决策理论作为决策支持,从而达到多机器人运动协调的目的。

4 多机器人路径规划方(算)法的判优准则

通常评价机器人路径规划方(算)法的标准文献[35]有正确性、时间/空间复杂度、并行性、可靠性、扩展性、鲁棒性和学习。而多机器人的路径规划除了以上一些衡量标准之外,还需要考虑整个系统的最优化以及机器人间的协调性。

1)正确性 是分析算法的最基本的原则之一。一般来说算法的正确性是指:在给定有效的输入数据后,算法经过有穷时间的计算能给出正确的答案。但在多机器人路径规划算法中,正确性主要指:路径规划算法要生成多个机器人协调运动的无碰安全路径;这条路径是优化的。

2)安全性 一般指多机器人所生成的各路径中节点与障碍物有一定的距离。但在实际的应用背景下,有人认为安全性可以从两个方面来理解:a)狭义地讲,它就是机器人在行走过程中所做的功。在一定的条件下,它与路径长度准则是一致的。b)广义地讲,它是各种优化条件加权综合而得到的结果。

3)复杂度 一个算法的复杂性高低体现在该算法所需要的计算机资源的多少上面。所需要的资源越多,该算法的复杂性越高;反之,所需要的资源越少,该算法的复杂性就越低。算法的复杂性包括时间复杂度和空间复杂度。

在多机器人的路径规划算法中,算法的复杂度分析显得尤为重要。一般地,单机器人路径规划算法的时空复杂度已经颇高,它们的数量级至少是o(n2);多机器人的路径规划算法不仅是m-o(n2)(即m个机器人路径规划简单地叠加),它们之间还存在着对运动空间竞争的冲突,面对不断变化的冲突的协调需要花费大量的时间和空间。通常多机器人的路径规划算法与机器人的个数呈指数关系o(km×n2)(k为常数)。这对多机器人路径规划算法的时间/空间复杂度控制是一个很严峻的考验。

4)并行性 算法的并行性从算法设计、编写程序、编译和运行等多个不同的层次来体现。路径规划过程需要大量的计算,当处理的环境比较复杂,机器人工作的环境过于紧凑,尤其是机器人数量很多时,算法的时间/空间复杂度势必会成为算法效率的关键。因此,在算法设计和运行上的并行性是通常考虑的方法。对多个机器人的路径规划尽量采用分布式多进程的规划机制,以实现每个机器人路径规划的并行性。

5)可靠性 把多个机器人及其工作环境看成是一个系统,多机器人处于它们各自的起始点时,称该系统处于初始状态;当它们处于各自的目标点时,称该系统处于目标状态。多机器人的路径规划就是在该系统的这两个状态间建立一串合理的状态变迁。这一状态变迁过程可能会历经许多状态,如果在状态变迁过程中,路径规划算法控制不好各状态间的转移关系,就会导致系统紊乱,出现机器人间的碰撞、找不到路径等恶性后果,使任务失败。所以这就对算法的可靠性和完备性提出了挑战。为了很好地克服这一困难,需要对系统的各种可能状态建模,分析它们相互间的关系,建立有限状态自动机模型或petri网模型,并以此为指导,按照软件工程的思想,构造恰当的算法输入来对算法的可靠性进行检验。

6)可扩展性 在多机器人的路径规划算法中,可扩展性主要是指一种路径规划算法在逻辑上,或者说在实现上能否容易地从2d空间扩展到3d空间,从低自由度扩展到高自由度,从较少的机器人数到更多的机器人数。可扩展性在各种路径规划算法之间没有一种量的比较标准,只能从实际的具体情况出发、从对环境描述的适宜程度出发、从算法解决这一问题的复杂度出发、从算法本身的自适应出发等来考虑。

7)鲁棒性和学习 鲁棒性对于多机器人系统非常重要。因为许多应用,如路径规划要求连续的作业、系统中的单个机器人出现故障或被破坏,要求机器人利用剩余的资源仍然能够完成任务。学习是在线适应特定的任务。虽然通用的系统非常有用,但将它用于特定应用上时,通常需要调整一些参数。具有在线调整相关参数的能力是非常吸引人的,这在将体系结构转移到其他应用时可以节省许多工作。尤其是多机器人系统中机器人的自身学习和相互间的学习能够大大提高整个系统的效率和系统的稳定性。

8)最优化 对动态环境有优化反应。由于有些应用领域涉及的是动态的环境条件,具有根据条件优化系统的反应能力成为能否成功的关键。

5 结束语

综上所述,国内外研究者在多机器人路径规划取得了一些成果,但是在协作、学习、通信机制等方面仍面临很大的困难和不足。如何进一步提高机器人间的协调性,增强机器人自身以及相互间的学习以提高多机器人系统的效率和鲁棒性都有待深入研究。近年来无线通信技术得到长足发展,但在目前的技术条件下,在多机器人系统中实现所有机器人之间的点对点实时通信还有较大困难,这也是大多数多机器人系统仍然采用集中通信方式的主要原因。因此,如何降低多机器人系统对通信速度的依赖程度也是一个非常重要的问题。

总之,多机器人路径规划设计和实现是一项极其复杂的系统工程,展望其能在结合计算智能方法,如差分进化、遗传算法、粒子群算法、免疫算法、模糊逻辑算法、bp网络、人工势场的改进、模拟退火和环境建模方法等方面取得新的突破。

参考文献:

[1]weiss g.multiagent systems:a modern approach to distributed modern approach to artificial intelligence[m].cambridge, massachusetts:mit press,1999:121-161.

[2]蔡自兴,徐光祐.人工智能及其应用:研究生用书[m].3版.北京:清华大学出版社,2004:124-198.

[3]谭民,王硕,曹志强.多机器人系统[m].北京:清华大学出版社,2005:6-81.

[4]薄喜柱,洪炳熔.动态环境下多移动机器人路径规划的一种新方法[j].机器人,2001,23(5):407-410.

[5]顾国昌,李亚波.基于总体势减小的动态调度技术解决多机器人的路径规划[j].机器人,2001,23(2):171-174.

[6]孙树栋,林茂.基于遗传算法的多移动机器人协调路径规划[j].自动化学报,2000,26(5):672-676.

[7]周明,孙树栋,彭炎午.基于遗传算法的多机器人系统集中协调式路径规划[j].航空学报,2000,21(2):146-149.

[8]cai zixing,peng zhihong.cooperative coevolutionary adaptive genetic algorithm in path planning of cooperative multimobile robot systems[j].journal of intelligent and robotic systems:theory and applications,2002,33(1):61-71.

[9]朱庆保.全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法[j].软件学报,2006,17(9):1890-1898.

[10]sandholm t w,crites r h.multiagent reinforcement learning in the iterated prisoner’s dilemma[j].biosystems,1996,37(1):147-166.

[11]高阳,陈世福,陆鑫.强化学习研究综述[j].自动化学报,2004,30(1):

86-100.

[12]mataric m j.interaction and intelligent behavior[d].massachusetls:department of electrical engineering and computer science,mit,1994.

[13]张芳,颜国正,林良明.基于再励学习的多移动机器人协调避障路径规划方法[j].计算机工程与应用,2003,39(3):80-83.

[14]王醒策,张汝波,顾国昌.多机器人动态编队的强化学习算法研究[j].计算机研究与发展,2003,40(10):1444-1450.

[15]宋一然.基于强化学习的多机器人路径规划方法[j].莆田学院学报,2006,13(2):38-41.

[16]韩学东,洪炳熔.基于人工神经网络的多机器人协作学习研究[j].计算机工程与设计,2002,23(6):1-3.

[17]唐振民,赵春霞,杨静宇,等.基于动态规划思想的多机器人路径规划[j].南京理工大学学报,2003,27(5):610-615.

[18]孙茂相,周明,王艳红,等.多移动机器人实时最优运动规划[j].控制与决策,1998,

13(2):125-130.

[19]焦立男,唐振民.基于局部传感和通讯的多机器人运动规划框架[j].计算机工程与应用,2007,43(17):89-93.

[20]沈捷,费树岷,郑波.多移动机器人保持队形路径规划[j].东南大学学报,2005,35(3):391-395.

[21]mansor m a,morris a s.path planning in unknown environment with obstacles using virtual window[j].journal of intelligent and robotic systems,1999,24(3):235-251.

[22]徐潼,唐振民.多机器人系统中的动态避碰规划[j].计算机工程,2003,29(17):

79-81,104.

[23]周明,孙茂相,尹朝万,等.多移动机器人分布式智能避撞规划系统[j].机器人,1999,21(2):139-143.

[24]任炏,陈宗海.基于强化学习算法的多机器人系统的冲突消解的方法[j].控制与决策,2006,21(4):430-434,439.

[25]欧锦军,朱枫.一种多移动机器人避碰规划方法[j].机器人,2000,22(6):474-481.

[26]景兴建,王越超,谈大龙.基于人工协调场的多移动机器人实时协调避碰规划[j].控制理论与应用,2004,21(5):757-764.

[27]panait l,luke s.cooperative multiagent learning:the state of the art[j].autonomous agents and multiagent systems,2005,11(3):387-434.

[28]tzafestas c s,prokopiou p a,tzafestas s g.path planning and control of a cooperative three robot system manipulating large objects[j].journal of intelligent and robotic systems,1998,22(2):99-116.

[29]薛宏涛,叶媛媛,沈林成,等.多智能体系统体系结构及协调机制研究综述[j].机器人,2001,23(1):85-90.

[30]周风余,李贻斌,宋锐,等.基于混合式多智能体系统的协作多机器人系统研究[j].山东大学学报:工学版,2005,35(1):82-87.

[31]夏冰,张佐,张毅,等.基于多智能体系统的动态路径选择算法研究[j].公路交通科技,2003,20(1):93-96.

[32]陈雪江.基于强化学习的多机器人协作机制研究[d].杭州:浙江工业大学,2004.

[33]smith r.the contract net protocol:highlevel communication and control in a distributed problem solver[j].ieee trans on computer,1980,c-29(12):1104-1113.

发展路径规划范文第15篇

关键词:移动机器人;路径规划;A*算法;栅格法

中图分类号:TP391.4 文献标志码:A

Mobile Robot Path Planning Based on an Improved A* Algorithm SUN Wei1, LV Yunfeng1, TANG Hongwei1,2, XUE Min1

(1. College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;

2. Department of Electrical Engineering, Shaoyang University, Shaoyang 422000, China)

Abstract:An improved A* algorithm was presented for global path planning of mobile robot. Firstly, the environment model was described using the grid method, and the preliminary path was obtained by traditional A* algorithm. Secondly, the path planned by A* method was flaw with much redundant points, large path length, and turning angle. The original path was partitioned by tiny step to obtain a series of path point. The finish point from the start point was connected by using straight line in sequence. To decrease the path length and turning angle, the path node can be removed if there are no obstacles on the line. The analysis and comparison between the proposed algorithm, traditional A* algorithm and another improved A* method were then given in the simulation experiment and physical experiments. Additionally, the merits of the proposed algorithm and other algorithms were compared when the obstacle rate, amount of task point, and step length were different. The experiment results show that the proposed algorithm effectively reduces the path length and turning angle.

Key words:mobile robot; path planning; A* algorithm; grid method

路径规划问题一直是智能机器人领域的一个研究岬.移动机器人路径规划是指机器人基于机载传感器获得的环境信息规划出一条从起点到终点的无碰、安全的可行路径,并在此基础上尽可能地优化路径[1].移动机器人路径规划主要解决以下三个问题:第一是规划出的路径能使机器人从起点运动到终点;第二是采用相应的算法使得机器人能够避开环境中的障碍物;第三是在满足前面两点要求的基础上,尽可能地优化机器人的运动轨迹,通常是以规划出的路径最短作为优化目标[2].根据机器人对环境信息的感知程度,路径规划问题分为全局路径规划和局部路径规划.前者是指机器人在拥有全部环境信息的基础上进行的路径规划,又称为离线路径规划;后者是指机器人在只有部分环境信息的基础上进行的路径规划,又称为在线路径规划[3].本文主要讨论全局路径规划.

移动机器人路径规划的研究起始于20世纪70年代,到目前为止,已有大量的研究成果.针对全局路径规划,主要方法有可视图法、拓扑学法、人工智能算法和栅格法[4].文献[5]针对自由空间法当环境发生变化时,需要重新建立网络连接模型,因而导致路径规划算法的环境适应性差和实时性不高的缺陷,提出了一种基于可视图的全局路径规划算法,该方法是直接在环境地图上进行路径规划,从而提高了算法的环境适应能力和实时性.神经网络作为人工智能中一种重要的算法也被应用到了移动机器人路径规划领域,如文献[6],首先建立了一个障碍物罚函数的神经网络模型,并得到了整条路径的能量函数;然后求得该函数的极小值点,且应用了模拟退火算法避免陷入局部最优;最终对得到的路径进行了优化,使得路径更加平滑和安全.除此之外,学者们还采用其它的智能算法来解决移动机器人路径规划问题,如模糊逻辑[7-9],蚁群算法[10],粒子群优化[11],遗传算法[12-13]等.

栅格法是将机器人运动环境建立成一系列具有二值信息的网格模型,再用搜索算法获取最优路径.文献[14]提出了一种改进的A*算法,解决了传统A*算法得到的路径包含过多冗余点问题,并得到机器人在拐点处的最小转折角度.但该算法并没有减小机器人的路径长度和转折角度.文献[15]针对传统A*算法得到的路径折线多、累计转折角度大的问题,提出了一种平滑A*算法,减少了不必要的路径点并减小了路径长度和转折角度.但只是在原有的路径点上进行处理,路径长度和转折角度的减少量有限.本文提出了另一种改进的A*算法,将进一步地减少移动机器人的总路径长度和总转折角度.

1 环境模型描述

众所周知,移动机器人工作环境地图建立是路径规划中十分重要的一步.地图建立是指将各种传感器获得的环境信息进行融合并抽象成地图模型[16].采用栅格单位描述二维环境信息非常简单有效,应用广泛.所以,本文也使用栅格法来建立移动机器人工作环境模型.如图1所示,栅格法将机器人工作环境分割成一系列具有相同尺寸的栅格,并将这些栅格分成两类:可通过栅格和不可通过栅格.图1中,空白栅格表示可通过栅格,即移动机器人能自由通过的地方,黑色栅格表示不可通过栅格,即该栅格有静态的障碍物.

为了方便研究又不失一般性,本出以下3点合理的假设:1)障碍物边界是在实际边界的基础上加一个移动机器人安全距离得到的,这样就可以将移动机器人看作是环境中的一个质点;2)在这有限的二维空间中,机器人的移动方向可以是任意的,并且不考虑高度的影响;3)在整个路径规划过程中,环境信息是不变的.图1是一个10*10的移动机器人工作环境,S是机器人起点,D是终点.本文的工作就是找到一条从起点到终点的无碰的最优路径.

2 A*全局路径规划算法

A*算法是一种典型的启发式搜索方法.通过估价函数来引导和决定它的搜索方向.从起点开始搜索周围的节点,由估价函数得到每个节点的价值,选择价值最低的作为下一个扩展节点,循环重复这一过程直到搜索到终点,则停止搜索,获得最终路径.由于每一次都是以估价值最低的节点作为扩展节点,所以最终的路径代价是最低的.估价函数由式(1)给出:

式中:g(n)是状态空间中从起始节点到节点n的实际代价,h(n)是从节点n到终点的启发式估计代价函数,本文采用曼哈顿距离作为启发式函数[14].

xd是目标点的横坐标,yd是目标点的纵坐标,xn是节点n的横坐标,yn是节点n的纵坐标.

在A*算法搜索路径的过程中,需要不断地更新两个列表,一个是开启列表,另一个是关闭列表.开启列表存储的是所有的周围节点.A*算法从开启列表中选择具有最小估价值的节点作为下一个扩展节点.关闭列表存储的是所有经过的节点和环境中的障碍节点.应用A*算法进行路径搜索的具体流程如下所述:

Step1 把起始节点放入开启列表.

Step2 检查开启列表是否为空,如果为空,则表示搜索失败;不为空,则执行Step3.

Step3 选取开启列表中具有最低f(・)的节点作为当前扩展节点,对扩展节点的每个周围节点作如下处理:①当该节点的周围节点是障碍点或者是关闭列表中的节点,则没有任何动作;②当该节点的周围点不在开启列表中,则把该节点的周围节点添加进开启列表中,并将当前扩展节点作为该节点的周围节点的父节点,计算该节点的周围节点的f(・)和g(・);③当该节点的周围节点在开启列表中,如果以当前扩展节点作为父节点,该节点的周围节点的g(・)比原来更低,则把当前扩展节点作为父节点,并重新计算该节点的周围节点的f(・)和g(・).否则,不作任何改变.

Step4 将当前扩展节点放入关闭列表中,并检查终点是否在开启列表中.如果不在开启列表中,则跳回Step2继续搜索;否则,最优路径已经找到,结束搜索.

Step5 从终点开始,沿着每一个父节点移动,回到起始点,这就是最终的路径.

3 改进的A*算法

采用A*算法进行移动机器人路径规划虽然能获得一条安全无碰的路径,但路径点较多,折线多,导致路径的总长度和总转折角度较大.这在移动机器人实际应用中将消耗更多的能量和花费更多的r间.本文提出了一种改进的A*算法,能有效地减少路径长度和转折角度.

图2的实线是在一个任意环境中A*算法规划出的路径,本文方法是在原路径的基础上,从起点开始以较小的步长分割原路径,得到更多路径点,如图2的路径点a1到a20.按照一定的规则剔除冗余路径点,将剩余的路径点按顺序连接,最终获得更加优化的路径.

图3是本文算法的流程图,图中符号的定义如下:

k为分割路径的步长;c,m,i分别是当前路径点下标、待连接路径点下标和新路径点下标;A为以步长k分割原始路径得到的路径点集合A={a1,a2,…,aN},其中a1是起始点,aN是终点;ac为当前路径点;am为当前待连接点;

lcm为连接ac与am的直线;lc,c+1为连接ac与ac+1的直线;B为新的路径点集合,B={b1,b2,…,bs }.

注意,以步长k分割路径是在原路径的直线段进行的.例如,对图4中A*算法得到的路径进行分割,先进行直线段L1的分割,从起点开始依次得到路径点a1,a2,…,a7,此时a8与原路径点的距离小于步长k,则将原路径点作为a8,并从路径点a8开始重复上述过程,分割直线段L2和L3直到将终点作为路径点a20时,分割过程结束.

图4中的实线是在任意环境中A*算法规划出的路径1,由直线段L1 ,L2 和L3组成,本文方

法规划出的路径3由直线段La1a6,La6a9,La9a10和La10a20组成,其中Laiaj是指起点为ai,终点为aj的直线段.由图4可以直观地看出:路径1的路径长度明显大于路径3的路径长度.另外,路径1的总转折角度:

路径3的总转折角度:

其中α2=∠ba6a9 , β2=∠da9a10,γ1=∠ca10a20.而α1=α2+β2,β1=γ1+γ2,γ2=∠a15a20a10,则θ1=α1+β1=α2+β2+γ1+γ2=θ3+γ2.所以,θ1>θ3.相对于A*算法,本文方法缩短了总路径长度,减小了总转折角度.

文献[15]提出的平滑A*算法直接地剔除A*算法规划出的路径点,使得路径更加平滑.而本文方法是先进行分割,再剔除冗余的路径点.图4中直线段La1a8,La8a11和La11a20是文献[15]中平滑A*算法得到的路径2.显然,路径2的长度大于路径3的长度.另外,路径2的转折角度:

其中α1=∠ba8a9,β3=∠a15a20a10,而α1=α2+β2,β3=γ1+γ3,γ3=∠a11a20a10,则θ2=α1+β3=α2+β2+γ1+γ3=θ3+γ3,所以θ2>θ3.相对于文献[15]提出的平滑A*算法,本文方法得到的路径也更加优化.

4 实 验

为了验证本文算法的可行性和有效性,进行了计算机仿真实验和实物实验.考察了不同情形下算法的性能,以下将从4个方面进行仿真实验: 1)探究同样的条件下本文算法与A*算法以及文献[15]的平滑A*算法的性能;2)环境障碍率p对各算法的影响;3)不同目标点数n下算法的优劣;4)本文算法在不同的分割步长k下的效果.以下的4种情形都是在边长为200个单位的正方形环境下进行实验,将实验环境分割成20*20个栅格元素,每个元素是边长为10个单位的正方形栅格.将实验环境分割成20*20个栅格元素,每个元素是边长为10个单位的正方形栅格.

情形1 环境障碍率(障碍栅格数量占总栅格数量的比例)p=30%,取本文算法的分割步长k=0.1,目标数n=1即只有一个终点,起点是(4,4),终点是(198,198),机器人在起点的角度为90°.进行了50次实验,图5和图6是不同算法规划出的路径长度和转折角度,表1是3种算法50次实验的各项平均值比较.从实验结果中可以看出,本文提出的改进A*算法相对于A* 算法和文献[15]的平滑A* 算法,有效地减少了路径长度和转折角度.注意,虽然环境障碍率都是30%,但障碍栅格是随机分布的,这就导致了不同的环境复杂度,所以同样的算法和实验条件在不同的实验次数下却有不同的实验结果.

情形2 考察在不同的环境障碍率下,各个算法的性能.令分割步长k=0.1,目标数n为1,起点(4,4)、终点(198,198),机器人在起点的角度为90°.分别在环境障碍率为10%,20%,30%,40%,50%时,进行了50次实验,并求得不同障碍率下路径长度的均值和转折角度的均值,实验结果如图7、图8所示.可以看出,一方面当环境障碍率增大时,各个算法得到的路径长度和转折角度也在不断增大.这是因为环境障碍率一定程度上代表了环境的复杂度,当环境越复杂时,那么规划的路径长度和转折角度也就越大;另一方面,在图7和图8中,方框内的数据是本文算法相对于A*算法路径长度和转折角度的减少量.当环境障碍率越大时,路径长度和转折角度的减少量也不断增大,这说明相对于A*算法,本文方法更加适合在障碍物较多的环境中使用.

情形3 在移动机器人的工作空间中可能存在多个任务点,这就意味着环境中会有多个不同的终点.这里将研究当机器人有多个任务点时,各个路径规划算法的优劣性.这里做以下两点规定:1)对环境中的任务点进行了编号,任务点1,(198,198);任务点2,(4,198);任务点3,(95,95);任务点4,(198,4).2)当机器人有n个任务需要执行时,它的执行顺序是由任务点1递增至任务点n.取障碍率p=30%,分割步长k=0.1,分别在n等于1,2,3,4时,进行了50次实验,并求得路径长度和转折角度的均值,实验结果如图9和图10所示,图中方框内的数据是本文算法相对于A*算法路径长度和转折角度的减少量.显而易见,当机器人的任务点越多,本文算法相对于A*算法规划的路径长度和转折角度的减少量越大.

情形4 本文算法中存在一个分割步长k,这里将考察参数k对算法效果的影响.令环境障碍率p=30%,仅有一个任务点(198,198),起点是(4,4),机器人在起点的角度为90°.在不同的分割步长下进行了50实验,并求出相应的均值,验结果如图11和图12所示.可以得出这样的结论:当分割步长越小时,本文算法得到的路径长度和转折角度也越小.显然,这是因为分割步长越小,路径分割得越精细,路径长度和转折角度也就相应减小.

在实物实验中,本文采用的移动机器人是Turtlebot2,移动底座的最大移动速度:0.7 m/s,最大角速度:180°/s.采用ThinkPad E450C笔记本电脑作为移动机器人的控制器.移动机器人的实际运动空间如图13所示,是3.6 m×6.6 m的矩形环境.起点(0.9 m,0.9 m),终点(2.7 m,6.3 m),机器人在起点的角度为90°.为了使用本文改进的A*算法进行路径规划,需要先建立环境的栅格模型,设置栅格元素为0.6 m×0.6 m的正方形,对实际障碍物进行膨化处理,映射成图14的黑色栅格.分别采用A*算法、文献[15]的平滑A*算法和本文算法进行移动机器人的路径规划.图14的直线段La1a5,La5a11,La11a21,La21a27,La27a32,La32a44 和

La44a53是A*算法规划出的路径;文献[15]中平滑A*算法得到的路径是直线段La1a5,La5a11,La11a21,La21a27,La27a32和La32a53;直线段La1a8,La8a24,La24a25,La25a35和La35a53是本文算法得到的结果.由于移动机器人的运动总是存在外界干扰和运动精度等因素,其运动的实际路径长度与转折角度总是比规划的路径长度和转折角度要稍稍大一些,如表2所示.但无论是规划的路径长度和转折角度,还是移动机器人实际运动的路径长度和转折角度,本文算法得到的实验结果都比A*算法和文献[15]平滑A*算法更加优化.

5 结 论

采用A*算法进行移动机器人路径规划,可以得到一条从起点连接终点的无碰安全路径,但路径的冗余点较多,路径长度和转折角度较大.针对这些问题,本文提出了一种改进A*算法,能有效地减少路径冗余点和减小路径长度及转折角度.并且,分析比较了不同的环境障碍率、任务点数量、分割步长对算法性能的影响.一方面,相对于A*算法,本文方法更加适合多任务点,高障碍率环境下的移踊器人路径规划;另一方面,采用较小的分割步长可使得规划出的路径更加优化.

参考文献

[1] 席裕庚,张纯刚.一类动态不确定环境下机器人的滚动路径规划[J].自动化学报,2002,28(2): 161-175.

XI Yugeng, ZHANG Chungang.Rolling path planning of mobile robot in a kind of dynamic uncertain environment[J]. Acta Automatica Sinica, 2002,28(2):161-175.(In Chinese)

[2] 张捍东,郑睿,岑豫皖.移动机器人路径规划技术的现状与展望[J].系统仿真学报,2005, 17(2): 439-443.

ZHANG Handong, ZHENG Rui, CEN Yuwan. Present situation and future development of mobile robot path planning technology[J]. Journal of System Simulation, 2005,17(2):439-443.(In Chinese)

[3] 朱大奇,颜明重.移动机器人路径规划技术综述[J].控制与决策,2010, 25(7): 961-967.

ZHU Daqi, YAN Mingzhong. Survey on technology of mobile robot path planning[J]. Control and Decision, 2010,25(7):961-967.(In Chinese)

[4] 吴乙万,黄智.基于动态虚拟障碍物的智能车辆局部路径规划方法[J].湖南大学学报:自然科学版,2013,40(1): 33-37.

WU Yiwan, HUANG Zhi. Dynamic virtual obstacle based local path planning for intelligent vehicle[J]. Journal of Hunan University:Natural Sciences, 2013,40(1):33-37.(In Chinese)

[5] 杨淮清,肖兴贵,姚栋.一种基于可视图法的机器人全局路径规划算法[J].沈阳工业大学学报,2009,31(2): 225-229.

YANG Huaiqing, XIAO Xinggui, YAO Dong. A V-graph based global path planning algorithm for mobile robot[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2009,31(2):225-229.(In Chinese)

[6] 梁瑾,宋科璞.神经网络在移动机器人路径规划中的应用[J].系统仿真学报,2010,22(增刊1): 269-272.

LIANG Jin, SONG Kepu. The application of neural network in mobile robot path planning[J]. Journal of System Simulation, 2010,22(s1):269-272.(In Chinese)

[7] 郝冬,刘斌.基于模糊逻辑行为融合路径规划方法[J].计算机工程与设计,2009,30(3): 660-663.

HAO Dong, LIU Bin. Behavior fusion path planning method for mobile robot based on fuzzy logic[J]. Computer Engineering and Design, 2010,30(3):660-663.(In Chinese)

[8] ARPINO C P, MELENDEZ W M, GUZMAN J, et al. Fuzzylogic based speed planning for autonomous navigationunder velocity field control[C]//2009 IEEE Int Conf on Mechatronics. Malaga, 2009: 201-212.

[9] ZOUMPONOS G T, ASPRAGATHOS N A. Fuzzy logic pathplanning for the robotic placement of fabrics on a worktable[J]. Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 2008, 24 (2): 174-186.

[10]邓高峰,张雪萍,刘彦萍.一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法[J].控制理论与应用,2009,26(8): 879-883.

DENG Gaofeng, ZHANG Xueping, LIU Yanping. Ant colony optimization and particle swarm optimization for robot-path planning in obstacle environment[J]. Control Theory & Applications, 2009,26(8):879-883.(In Chinese)

[11]吴宪祥,郭宝龙,王娟.基于粒子群三次样条优化的移动机器人路径规划算法[J].机器人,2009,31(6): 556-560.

WU Xianxiang, GUO Baolong, WANG Juan. Mobile robot path planning algorithm based on particle swarm optimization of cubic splines[J]. ROBOT, 2009,31(6):556-560.(In Chinese)

[12]王雪松,高,程玉虎,等.知识引导遗传算法实现机器人路径规划[J].控制与决策,2009,24(7): 1043-1049.

WANG Xuesong, GAO Yang, CHENG Yuhu, et al. Knowledge-guided genetic algorithm for path planning of robot[J]. Control and Decision, 2009,24(7):1043-1049.(In Chinese)

[13]THEODORE M, KAVEH A, ROGER L W. Genetic algorithms for autonomous robot navigation[J]. IEEE In Strumentation and Measurement Magazine, 2007,12(1): 26-31.

[14]王殿君.基于改进A*算法的室内移动机器人路径规划[J].清华大学学报:自然科学版,2012, 52(8): 1085-1089.

WANG Dianjun. Indoor mobile-robot path planning based on an improved A* algorithm[J]. Journal of Tsinghua University:Science and Technology,2012,52(8):1085-1089.(In Chinese)

[15]王红卫,马勇,谢勇,等.基于平滑A*算法的移动机器人路径规划[J].同济大学学报:自然科学版,2010,38(11): 1647-1651.

WANG Hongwei, MA Yong, XIE Yong, et al. Mobile robot optimal path planning based on smoothing A* algorithm[J]. Journal of Tongji University:Natural Science, 2010,38(11):1647-1651.(In Chinese)