基于遗传算法的无人机航迹规划

研究了基于遗传算法的无人机全局路径规划算法,建立了综合评价航程总长度、威胁概率和平均地形高度的多目标优化函数,并针对此优化函数设计了基于相对距离转角的遗传算法编码方案,进化计算结果稳定,达到了利用三维地形规避威胁的目的.进而研究了基于路径规划点生成光滑航迹的鲁棒性算法,利用MATLAB和VRML接口实现了无人机全局航迹...     

基于动态加权A*算法的无人机航迹规划

随着无人机航迹规划高维空间的扩展,无人机的飞行环境变得异常复杂,其外部威胁不再是简单的二维静态威胁,传统的蚁群算法和人工势场算法已经不能满足实时性和高复杂环境的要求。为解决上述问题,提出新的基于动态加权A^*算法的无人机航迹规划。首先对无人机的飞行环境进行建模,通过研究航迹规划的转弯半径、航迹段长度和最大航程限制等约束条件,用于保证无人机的安全飞行,从而降低坠机率和威胁概率;其次,通过研究无人机的航迹和外部威胁参数,设计出新的航行方式,降低航行危险和减少损失;然后,通过扩展顶点势能定位和网格图整体变化的动态权重,获得动态环境下的代价函数,增加避障搜索速度、精度和加深回避程度。最后,通过仿真结果表明,在同一应用环境下,所提算法与蚁群算法和人工势场算法相比,航迹路径最优、威胁代价最小和算法执行的时间最短。综上,基于动态加权A^*算法很好地应用于无人机航迹规划,降低了无人机航迹代价,缩短了算法完成时间,提高了复杂环境下无人机航迹规划的搜索速度和精度。     

基于Voronoi图的无人机航路改进规划

针对传统B样条插值法在无人机航线优化路径中的不足,基于Voronoi图提出一种新的快速优化航路算法.首先根据最短路径算法在Voronoi图中生成初始路径,然后在路程时长和权重大小最优的情形下,采用该优化算法对路径中构成不可飞夹角的各节点进行更新和替换,生成一条最优路径.该算法解决了因初始路径不合理导致无人机不可飞的情形,同时保证了航路中威胁代价和燃油代价的最优.实验结果表明,该算法满足航路规划的有效性和合理性.     

基于混合粒子群算法的农情监测无人机路径规划

用无人机对果树病虫害进行巡航拍摄是有较大潜力的农情监测方法,本文以飞行时间最短为目标,建立了农情监测无人机路径规划的数学模型。结合遗传算法、模拟退火算法的思想,在粒子群算法中引入交叉、变异、替换操作,提出了一种混合粒子群算法来求解无人机路径规划的数学模型。实验表明,无人机路径规划数学模型可以被混合粒子群算法有效求解,且混合粒子群算法的性能优于遗传算法和模拟退火算法。     

基于MPC-PSO的无人机在线航迹规划

研究了无人机在战场环境部分已知突然出现动态威胁情况下的三维在线航迹规划问题.采用"预规划-在线轨迹跟踪"的模式,根据已知的环境信息,离线规划出UAV的参考航迹.然后UAV在飞行过程中,需要在跟踪参考航迹的基础上,对UAV未来一段航迹进行预测,然后利用粒子群算法优化出UAV的最优(或次优)的飞行航迹.与传统的在线规划方法粒子群和稀疏A*搜索算法相比,该方法有效地提高了规划航迹的可行性和实时性,降低了算法的复杂度.仿真表明该算法是一种有效的无人机路径规划算法.     

基于改进粒子群优化的多无人机协同航迹规划

由于航迹规划可以为多无人机飞行控制提供参考指令,且当前粒子群航迹规划算法存在收敛速度慢,成功率不高的缺点,故提出了一种综合改进粒子群的多无人机协同航迹规划算法,考虑了无人机性能约束、障碍与威胁约束、空间协同与时间协同约束。首先,通过对学习因子线性化调整,实现了粒子惯性和最优行为的平衡;其次,引入混沌初始化,改善了粒子分布质量;然后,基于遗传变异思想设计了取代策略,同时提出了调速机制,提升了算法收敛速度。最后,将综合改进粒子群算法进行仿真验证,规划结果成功率高、收敛速度快且航迹代价小,可见改进算法的有效性。     

基于自适应多态融合蚁群算法的无人机航迹规划

为解决传统航迹规划最短路径算法易陷入局部最优及复杂地形情况下的无人机航迹规划问题,提出了一种基于自适应多态融合蚁群算法的航迹规划方法。通过对航迹规划问题进行描述,建立数学模型,将自适应和蚁群算法相结合,与多态蚁群形成了全局、局部并行搜索模式,以提高算法寻找全局最优值的能力;提出自适应并行策略和自适应信息更新策略,以提升其全局搜寻能力。仿真结果表明,自适应多态融合蚁群算法较传统蚁群算法和多态蚁群算法具备更好的性能,能有效地提高搜索路径的长度和收敛速度,从而避免在求解过程中陷入局部最优,因此在求解最优航迹规划问题上有很好的应用前景。     

移动威胁下的无人机三维航迹规划

针对移动威胁下的无人机三维航迹规划问题,采用自适应卡尔曼滤波算法,对移动威胁的状态信息进行了预测,依据其航迹方位角、航迹倾斜角与视线角之间的关系,建立了航迹角控制数学模型,并提出了移动威胁下基于参数调整的航迹规划算法.仿真结果表明,该算法能够保证无人机有效地躲避空中移动威胁,并提高了其规避移动威胁的快速性.     

基于Dubins路径的无人机避障规划算法

研究了一种基于Dubins路径的无人机的避障规划算法. 通过采用遗传算法,结合无人机的飞行性能和最小转弯半径,提出了一种在已知障碍空间位置前提下的无人机路径规划方法,并通过算法改进,将其推广成为在未知障碍位置等先验知识的前提下的无人机实时避障算法. 仿真结果表明,该算法原理正确,对于多障碍环境下无人机避障策略的获取具有较好效果.      

基于改进双向A星和向量场直方图算法的无人机航路规划

现代无人机的行驶环境复杂多变,对无人机的航路规划不仅要求路径最短,同时还要满足实时性以应对突发威胁。提出一种离线规划和在线避障结合的航路规划方法。首先利用改进的双向A*算法对已知环境进行离线规划,并提出基于碰撞检测的动态步长和双向去除冗余点方法,在不影响路径精度的同时,缩短离线规划时间和路径。在无人机按照离线路径行驶过程中,当规划路径中出现突发威胁,利用VFH算法进行实时避障;对避障算法设置子目标,使无人机完成避障后能迅速回到离线轨迹,不影响全局路径的最优性.仿真实验表明,所提方法规划的路径长度短、耗时少,并能有效避开突发威胁,充分结合了双向A*算法路径最优和VFH算法的快速实时避障性的优点。     

地图加权遗传算法的油井自动巡检机器人路径规划

针对油井巡检机器人与障碍物的接触率高,造成设备故障率高增加石油生产成本问题,提出基于地图加权的遗传算法。首先将地图进行栅格化,建立栅格地图模型,并进行加权设置。其次引入遗传算法模型进行路径规划,将每次路径规划结果存入染色体中并计算路径长度,最后筛选最大权值中的路径最短染色体,并绘制路线。在参数设定相同的条件下,采用基于地图加权的遗传算法、经典遗传算法进行比对实验,仿真结果表明,基于地图加权的遗传算法优先选择了不靠近障碍物的栅格的情况下完成了路径规划任务,机器人与障碍物的接触率下降了74.91%,时间和路程仅增加0.3179 s与32%。     

基于改进粒子群算法的城市物流无人机路径规划

城市物流无人机路径规划是无人机任务规划系统的一项核心内容。为安全、高效实现物流无人机路径规划问题，首先，采用栅格法进行环境建模，考虑无人机性能限制，以路径长度最短、无人机高度变化以及栅格危险度最小为目标，建立多约束物流无人机路径规划模型。其次，针对传统粒子群算法存在的问题，引入Singer映射改进粒子初始分布、线性调整加速因子和最大速度，粒子位置新更新策略，及动态调整惯性权值，应用改进的粒子群优化算法求解模型。最后，进行了算例仿真分析。当栅格粒度取5米，路径节点取5个，代价函数权值分别取0.1、0.4和0.5时，与其他4种算法相比，本文算法总代价值最佳，分别减少44.5%、3.5%、42.8%和30%。结果表明，本文的模型与算法用于无人机路径规划是可行的和有效的。     

基于遗传算法的汽车式移动机器人路径规划方法

对文题进行了数学描述，提出了一种基于遗传算法的汽车式移动机器人最短距离路径规划新方法，探索了解决非完整系统路径规划问题的新途径．利用经改装的遥控汽车模型进行了路径规划实验，取得了令人满意的实验结果     

基于引导点的无人机三维航迹规划方法

为提高无人机航迹规划的速度,提出了一种基于引导点的航迹规划方法. 该方法结合了不同规划方法的优势,将无人机航迹规划分为两个层次:全局规划和局部规划. 全局规划利用遗传算法规划出最优或次优的区域点集,然后产生区域的引导点列;局部规划根据全局规划提供的引导点列,利用SAS(sparse A search)算法快速规划出满足约束条件的可行航迹. 仿真实验表明,该方法较好地结合了遗传算法和SAS算法的优势,规划航迹效果优于单一的遗传算法和SAS算法,并且有效地提高了规划速度.      

一种用于车辆最短路径规划的自适应遗传算法及其与Dijkstra和A*算法的比较

提出了一种自适应遗传算法,并成功应用于车辆最短路径规划算法中. 所采用的编码方式、交叉及变异算子等均针对最短路径规划问题而专门设计;同时,提出了一种新的交叉概率、变异概率在线自适应调整策略,以便提高遗传算法的搜索速度和搜索质量. 将该算法同Dijkstra算法、A*算法进行了仿真比较. 对五种不同情况的仿真研究结果表明:同Dijkstra算法相比,该自适应遗传算法可以减少搜索到最短路径的时间;同A*算法相比,该自适应遗传算法则可以搜索到更多的最短路径.     

基于启发式搜索算法的无人机航迹快速规划

基于无人机导航系统的自身特点,无人机在导航过程中会出现无法精确定位的情况,从而产生定位误差。如果不能及时校正随时间累积的定位误差,会使无人机无法到达预定目的地,从而导致飞行任务失败。为避免这种情况的发生,本文研究了考虑定位误差的无人机航迹快速规划问题。以航迹距离最短为目标,考虑定位误差校正约束与航迹约束,建立了混合整数规划模型。根据深度优先搜索算法与回溯算法的特点,设计了启发式深度优先搜索+回溯算法来求解问题,并在此算法基础上加入模拟退火机制对解的质量进行优化。以某飞行区域的数据为例进行仿真实验,结果表明启发式深度优先搜索+回溯算法可以快速有效地求解考虑定位误差的无人机航迹规划问题。     

动态环境中基于遗传算法的机器人路径规划

为解决动态环境中足球机器人的路径规划问题,采用栅格法对机器人工作空间进行划分,用序号标识栅格,并以此序号作为机器人路径规划参数编码,建立了以路径最短、避障为优化目标的遗传算法个体评价函数.采用轮盘赌选择、重合点交叉、多种变异结合等方法完成了遗传操作.针对遗传算法易陷入局部最优的不足,在标准遗传算法基础上加入了复原操作和重构操作,使改进后的遗传算法收敛于全局最优.仿真结果表明:该算法能够成功地在动态环境里规划出一条近似最优的路径,算法是有效的