基于协同进化的复杂低空下多飞行器协同航迹规划方法

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1、基于协同进化的复杂低空下多飞行器协同航迹规划方法管祥民吕人力中国民航管理干部学院通用航空系摘要：由于低空空域环境复杂，威胁通用航空器运行安全。复杂低空多飞行器航迹规划方法是保障安全、提高效率的关键技术。在特定空域范围内，依据地形特点、环境威胁以及飞行器自身物理条件等约束和安全效率等性能指标，为飞行器规划出最优航迹。然而，多飞行器的航迹规划问题存在多约束、强耦合、多目标等难点，现有方法缺乏对问题先验知识的挖掘和利用，导致难以兼顾安全与效率。针对多飞行器航迹规划问题，建立Y多飞行器航迹优化多目标模型。为了进一步提升优化效率，基于启发式算子的自适应差分多目标进化算法，引入多种群协同

2、进化，每个飞行器通过不同种群独立进化，建立合作机制提升种群进化质量，避免陷入极值。最后通过二维与三维仿真实验验证了算法的可行性和有效性。关键词：复杂低空;多飞行器;多R标;进化算法;路径规划;作者简介：管祥民，男，博士，讲师，E-mail:guanxiangmin@camic.cno收稿日期：2017-05-15基金：国家自然科学基金民航联合基金（U1533119）资助项0ComplexLow-AltitudeAirspaceMulti-aircraftCooperationPathPlanningMethodBasedonCooperativeCoevolutionaryG

3、UANXiangminLURenliGeneralAviationDepartment,CivilAviationManagementInstituteofChina;Abstract：Thesituationunderlow-altitudeairspaceismuchmorecomplexanddangerous,andespeciallyitisdifficulttokeepsafetyofaircraftwhenmanyaircraftareinalimitedairspace.Therefore,itisnecessaryandimportanttodevelopp

4、athplanningmethodsunderlow-altitudeairspacewhichisthekeytechnologytokeepaircraftsafety.Pathplanningforaircraftunderthelow-altitudeairspaceistooptimizethepathsforaircraftwithconsiderationofavoidingtheobstaclesandsatisfyingthephysicalconstraintsofaircraft.However,itisdifficulttosolvethecharac

5、teristicssuchasmulti-objective，manyconstraintsandtightlycoupled.Pathplanningformulti-aircraftunderthelow-altitudeairspaceisresearched.Anadaptivemulti-objectiveevolutionaryalgorithmwithheuristicsoperatorandadaptivedifferentialevolutionmulti-objectivealgorithmispropsed.Themodelofcollisionavoi

6、danceforaircraftisestablishedfirstly.Then,thecooperativecoevolutionisintroducedtotheproposedmethod.Eachaircraftoptimizesitspathbyusingthemulti-objectiveoptimizationalgorithm,andavoidscollisionthroughcooperationamongdifferentaircraft.Theexperimentalresultsshowtheproposedmethodiseffectiveandc

7、anobtainoptimalpathsforaircraftinrealtime.Keyword：low-altitudeairspace;multi-aircraft;multi-objective;evolutionaryalgorithm;routeplanning;Received：2017-05-15随着中国低空空域的开放，通用航空飞行已经在许多领域得以应用。尤其航空应急救援作为最快速有效手段，是当今世界许多国家重点发展方向。然而，由于低空飞行环境复杂、危险多样，单纯依靠飞行员驾驶完成复杂的