无人机路径规划研究

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1、万方数据第18卷第11期2006年11月系统仿真学报@JournalofSystemSimulationv01．18N011NOV．．2006基于概率地图方法的无人机路径规划研究孙汉昌，朱华勇(国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073)摘要：论述了现有无人机路径规划算法普遍存在的一些问题，引入了一种快速、有效的无人机路径规划算法一概率地图方法，详细描述了概率地图方法的实现步骤，并对传统概率地图方法的拙．街‘流程作了改进，改进后的算法在时间特性上有了较大幅度提升。讨论了改进后的概率地图方法乖传统的概率地图方法在无人机路径规划中的优缺点，并给出

2、了仿真结果。总结了概率地图方法在工程应用中需要改进的一些方面。关键词：无人机；路径规划；PRM算法；仿真中图分类号：V218文献标识码：A文章编号：1004—731X(2006)11—3050—05StudyonPathPlanningforUAVBasedonProbabilisticRoadmapMethodSUNHan—chang，ZHUHua-yong(CollegeofElectromechanicalEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha4

3、10073，China)Abstract：SomeubiquityproblemsinpathplanningAlgorithmforUAVwerediscussed．thenafaStandeffectivepathplanningAlgorithmforUAV,theProbabil#ticRoadmapMethod,wasintroduced．TherealizationstepsofProbabilisticRoadmapMethodweredescribedelaborately．Somemodificationhavemadetothepro

4、cessofProbabilisticRoadmapMethodThetimecharacteristicofthemodifiedalgorithmhasobviouslyadvanced．TheadvantagesanddisadvantagesthatbetweenimprovedProbabilisticRoadmapMethodandconventionalProbabilisticRoadmapMethodpracticedinpathplanningforUAVwerediscussed,andthesimulationresultisre

5、presented．Someway,theProbabitisticRoadmapMethodappliedinprojectsneedimprove，wassummarized．Keywords：UnmannedAerialVehicle；RoutePlanning；PRMAlgorithm；Simulation引言无人机路径规划是无人机任务规划的一部分，在战场环境下，考虑地图信息和敌情信息，在各种约束条件下，找到从任务出发点到任务结束点的无人机飞行路径，找到的路径应该满足一定的任务要求，或者说是要满足某种性能指标函数的度量【l之]。无人机路径规划可以

6、采用的算法很多。如果按照规划决策的计算方法分，可分为最优式和启发式算法【2】。最优式算法包括穷举法、动态规划、数学规划、梯度法和牛顿法等。启发式算法则包括启发式搜索、神经网络、模拟退火、遗传算法、专家系统、机器学习等方法。两者根本的区别在于最优式算法的计算时间随问题规模的变大而爆炸式增长。而且一般的航迹规划问题都是NP—hard，这意味着不存在已知的多项式时间算法来求取最优解，所以往往采用最优式算法来获取问题的次优解。如果结合空间、按照几何学的观点分类，可以将其分为基于栅格的算法(Grid—based)和基于图形的算法(Graph—based)。两者各有

7、所长，一般来说，后者的处理结果比较准确，但需要相对很长的收敛时间，前者可以在实时要求的条件下收敛，但对于一些约束条件难于处理。也有人收稿日期：2005—08—12修回日期l2006—08—30基金项目l国家安全重大基础研究项目(5130801)。作者简介：孙汉昌(1981一)，男，硕士生，研究方向为无人机任务规划；朱华勇(1971．)，男，副教授，硕导，研究方向为智能控制，任务规划与任务控制技术。将规划算法分为栅格分解法(Celldecompositionmethods)、路标法(Roadmapmethods)和人工势场法(artificialpoten

8、tialfieldmethods)，有些类似于按几何学观点的分类[2】。随着无人