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《基于遺傳算法的無人機(jī)航跡規(guī)劃研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)西部科技201O年04月(中旬)第09卷第11期總第208期基于遺傳算法的無人機(jī)航跡規(guī)劃研究張延松(中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083)摘要：本文研究了一種用遺傳算法進(jìn)行無人機(jī)航跡規(guī)劃的方法，指出了無人機(jī)航跡規(guī)劃的定義；提出了一種給定威脅及障礙分布下的無人機(jī)路徑規(guī)劃算法。根據(jù)威脅及障礙分布情況構(gòu)造無人機(jī)可能飛行的航路集voronoi圖，采用DUkstra算法搜索威脅及障礙分布圖，求解初始最短路徑。在初始最短路徑基礎(chǔ)上，采用遺傳算法優(yōu)化初始路徑。最后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果驗(yàn)證了遺傳算法能提高航跡質(zhì)量。關(guān)鍵詞
2、：無人機(jī)；航跡規(guī)劃；voronoJ圖；DUkstra算法；遺傳算法D01：10．3969A．issn．1671—6596．2010．11．021StudyonaPathPlanningforUAVwithGeneticAIgorithmZHANGYan-song(CollegeofElectricalandMechanicalEngineering，CentralSouthUniversity，ChangshaHunan410083)Abstract：ThispaperstudiesamethodforUAVpa
3、thplanningwithgeneticalgorithm，pointsoutthedefinitionofUAVpathplanning，andproposesaUAVpathplanningalgorithmundertheconditionofgivendistributionofthreatsandobstacles．Accordingtothedistributionofthreatsandobstacles，voronoidiagramoftheUAVflightroutesiSconstructe
4、d．a(chǎn)ndtheinitialshortestpathiSSOlvedbvsearchingthedistributionofthreatsandobstaclesbyusingDijkstraalgorithm．Onthebasisoftheinitialshortestpath，theinitialpathisoptimizedwithgeneticalgorithm．Finally，accordingtothesimulationresults，itisverifiedthatthegeneticalgor
5、ithmcanimprovethequalityoftheUAVpath．Keywords：UAV；Pathplanning；voronoidiagram；Dijkstraalgorithm；Geneticalgorithml引言威脅和飛行障礙物分布已知，威脅為敵方雷達(dá)和導(dǎo)彈陣地；航跡規(guī)劃是指在特定的約束條件下，尋找運(yùn)動(dòng)體從初(2)無人機(jī)在巡航階段，以定常速度做某高度的水平飛始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)滿足某種性能指標(biāo)最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。無人機(jī)行，對(duì)威脅及障礙做規(guī)避飛行。航跡規(guī)劃是指在綜合考慮無人機(jī)機(jī)動(dòng)性能、突防概率、碰2．2算法概
6、述地概率、飛行時(shí)間約束因素下，尋找一條從初始點(diǎn)到目標(biāo)(1)首先根據(jù)己知的威脅分布情況，取威脅中心點(diǎn)構(gòu)點(diǎn)的最優(yōu)或可行飛行軌跡。航跡規(guī)劃的核心是其采用的算造出威脅分布的Voronoi圖；(2)求出各鏈接線的中點(diǎn)；法，算法的優(yōu)劣直接影,I~JN航跡規(guī)劃的水平。(3)在Voronoi圖的基礎(chǔ)卜，利L}=jdijkstra算法在圖中搜索無人機(jī)航跡規(guī)劃有很多可用的算法，如：動(dòng)態(tài)規(guī)劃法路徑，構(gòu)成粗略最短路徑；(4)用遺傳算法優(yōu)化初始航“、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模擬退火法、最優(yōu)控制方法、啟發(fā)式線。搜索法、最速下降法、Voronoi圖法、遺
7、傳算法等，各3算法的描述種算法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，算法的優(yōu)劣主要取決于算法的快速3．1威脅及障礙分布的Voronoi圖構(gòu)造性、算法求出解的最優(yōu)性。本文在文獻(xiàn)[3]的基礎(chǔ)上，提根據(jù)己知的威脅和障礙分布情況，構(gòu)造出威脅及障礙分出一種以Voronoi圖法為基礎(chǔ)，采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化的布的Voronoi圖，如圖一所示。方法。Voronoi圖法一般只適用于二維路徑規(guī)劃，是根據(jù)敵方威脅以及地形障礙情況，作出相鄰兩威脅或障礙的中垂線，形成圍繞各個(gè)威脅和障礙的多邊形，多邊形的邊界就是可飛。給出邊界的權(quán)值，最后用某種搜索算法來獲得最優(yōu)航
8、跡。遺傳算法用復(fù)制、雜交、變異使初始解逼近最優(yōu)解，五要素包括：染色體編碼、初始群體、適應(yīng)度函數(shù)、遺傳操作和控制參數(shù)。它的特點(diǎn)是町以得到全局最優(yōu)解，收斂很快到達(dá)最優(yōu)解附近。2算法的應(yīng)用條件和算法概述2．1算法的應(yīng)用條件圖l威脅及障礙分布的Voronoi圖在用該算法做航跡規(guī)劃時(shí)，本文有以下假設(shè)：(1)圖中，s點(diǎn)為起點(diǎn)，G點(diǎn)為終點(diǎn)，灰色區(qū)域?yàn)檎系K物和威收稿日期：201O-03—
