基于分层思想的无人飞行器航路规划研究

《基于分层思想的无人飞行器航路规划研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第30卷第6期计算机仿真2013年6月文章编号：1006—9348(2013)06—0081—05基于分层思想的无人飞行器航路规划研究刘福1，张殿富1，秦军波2(1．武警工程大学，陕西西安710086；2．华能山东石岛湾核电有限公司，山东荣成264312)摘要：在无人飞行器航路规划问题的研究中，为提高航路规划的效率和精度，针对传统遗传算法收敛速度慢、易陷入局部最优、寻优精度较差的问题，提出了一种分层思想的解决方法。首先用链接图法描述规划环境，通过采用Dijkstra算法寻找初始最优航路，并利用航路编码技术对初始航路进行优化

2、；然后在已有的研究成果上，提出一种集混沌优化、模拟退火、遗传算法为一体的改进遗传算法(CGASA)，在解决多目标多约束优化问题时取得了较好的结果；最后综合考虑飞行器的机动性能、威胁因素、飞越目标进入角度等代价的选取，利用改进遗传算法调整导航点的位置得出了满足性能要求的航路。关键词：无人飞行器；航路规划；链路图；改进遗传算法中图分类号：V411．8文献标识码：AUmannedAerialVehiclePathPlanningBasedonHierarchicalThinkingLIUFul，ZHANGDian—ful，QIN

3、Jun—b02(1．EngineeringuniversityofCAPF，Xi’anShanxi710086，China；2．HuaNengShanDongShiDaoBayNuclearPowerCo．，Ltd，RongchengShandong264312，China)ABSTRACT：Intheresearchonrouteplanningofunlnannedaerialvechicle，thebasicalgorithmmayalwayshaveproblelmssuchasfallinginlocalopti

4、mum，slowconvergencespeedleadingtolowefficiency．Inthispaper，thehier-archicalthinkingWasconsideredinunmannedaerialvehiclerouteplanning．Firsfly，theplanningenvironmentWritsdescribedwithlinkgraph，andDijkstraalgorithmwasusedtofindtheinitialoptimalroute；thenonthefindings

5、ofotherresearchers，animprovedgeneticalgorithm(CGASA)Wasadvocated；atlast，consideringtheselectioncostsofthemotorperformanceoftheaircraft，threats，attacksentryangleandSOon，theimprovedgeneticalgorithmwasusedtoadjustthewaypeintlocationtocometomeettheperformancerequireme

6、ntsofthepath．KEYWORDS：Unmannedaerialvehicle；Pathplanning；bIll【graph；Mprovedgeneticalgorithm1引言航路规划指在规划空间内，在给定的约束条件下寻找一条从起始点到目标点的最优或次优的飞行航路。其本质上是一个多目标多约束的优化问题。由于所处地形复杂和实时性要求高，无人飞行器航路规划既要尽量提高飞行器到达指定位置的精度，又要尽量减少坠毁概率和被摧毁概率，同时还要满足其它一些约束条件【I。o如动力学约束等，这些因素都导致了航路规划空间的复杂性。

7、目前针对航路规划问题提出了多种优化方法，如势场法、蚁群算法、粒子群算法、Voronoi图法、遗传算法等。这些收稿日期：2012—09—16修回日期：2012—10—14优化方法各有优缺点。遗传算法作为一种模仿生物进化过程的随机方法，与其它方法相比具有鲁棒性强、全局搜索能力强的优点。但大量的实验也表明，基本遗传算法对求解航路规划问题易陷入局部最优且收敛速度缓慢。针对基本遗传算法的缺点，大量学者主要从初始种群、遗传算子、与其它优化方法相结合三个方面对遗传算法进行了改进。但改进遗传算法往往只针对某种特定条件下的航路规划可以取得较

8、好的效果，由于航路规划是一个实时动态变化的优化过程，在复杂多变的其它条件下这种改进往往又存在着效率不高、寻优能力差等问题。本文利用分层思想对航路进行了规划。首先利用一种确定性状态空间搜索方法通过对规划空间进行划分，形成连接起始点和目标点的网络图。通过先考虑部分约束条件的一81—限制作用，将飞行器的航路限