基于正态云自适应遗传算法的无人机航路规划

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1、第29卷第12期计算机应用研究Vo1．29No．122012年12月ApplicationResearchofComputersDec．2012基于正态云自适应遗传算法的无人机航路规划成晓东，周德云，何鹏，张垄(西北工业大学电子信息学院，西安710129)摘要：为了克服标准遗传算法在无人机航路规划中存在的搜索速度慢、容易陷入局部最优等缺点，应用一种基于正态云改进的自适应遗传算法。建立无人机航路规划模型，将地理直角坐标系旋转，引入转弯角度约束，简化遗传编码的复杂度。改进算法由x条件云发生器产生种群的交叉概率和变

2、异概率组成。正态云滴的稳定倾向性保护较优个体从而对全局最优值进行自适应定位，随机性保持个体多样性从而避免搜索陷入局部极值。仿真结果表明，该算法能使无人机在战场环境中快速地选择最优航路，规划的效率和成功率相对于标准遗传算法有明显提高，具有良好的应用前景。关键词：无人机；正态云模型；遗传算法；航路规划；自适应中图分类号：V249文献标志码：A文章编号：1001—3695(2012)12—4469—03doi：10．3969／j．issn．1001-3695．2012．12．016Applicationofnorm

3、alcloudbasedadaptivegeneticalgorithminUAVpathplanningCHENGXiao,dong，ZHOUDe—yun，HEPeng，ZHANGKun(CollegeofElectronics&Information，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)Abstract：Sequentialgeneticalgorithm(SGA)easilygetsstuckatalocaloptimumandha

4、saslowconvergentspeed．Toover-comeitsshortage，thispaperpresentedNCAGAforUAVpathplanning．Itappliedanovelmethodofencodingbasedonrectan·gularplanecoordinatesystem；whichsimplifiedthecomplexityofencodingandachievedahigherplanningspeed．Theimprovedgeneticalgorithmc

5、ombinedwiththenormalX-conditioncloudgeneratortoadjusttheprobabilityofcrossoverandmutationadaptively．Thestabletendencyofnormalcloudcontributedahigherconvergencespeedandcharacterofrandomnessconducedtoalowerpossibilityofpremature．Simulationresultsdemonstrateth

6、atNCAGAisabletoplanpathquicklythatmadeUAVavoidthedangerousareaswithahighereffectivenessandsuccessrate，SOthatithasawideapplicationprospect．Keywords：unmannedaerialvehicle(UAV)；normalcloudmodel；geneticalgorithm；pathplanning；adaptation无人机航路规划的任务是在特定的地形和威胁约束条件型，

7、它把精确确定隶属函数放宽到构造正态隶属度分布的期下，寻找无人机从起始点到目标点，满足指定性能指标的最优望，更具普适性。本文将正态云与标准遗传算法相结合，引飞行航迹0J。其本质上是一个多约束多目标的优化问题，解入一种正态云自适应遗传算法(normalcloudbasedadaptivege—决算法有很多，如神经网络、启发式搜索、概率搜索等J，其中neticalgorithm，NCAGA)，其交叉和变异概率由X条件云发生以遗传算法(geneticalgorithm，GA)为代表的概率搜索应用得器生成，不仅具有自适

8、应性，且云滴随机性的特点保持了算法最为广泛。标准遗传算法(sequentialgeneticalgorithm，SGA)采后期个体的多样性，具有抗早熟能力。用固定的交叉率和变异率，存在局部收敛与收敛速度慢的不1无人机航路规划模型足J，难以适应无人机航路规划的要求。Srinvias等人在1994年提出的自适应遗传算法(adap—在直角坐标系下建立无人机的航路模型。假设：a)无人tivegenetica