本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的無人機(jī)航跡規(guī)劃研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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 驗,結(jié)果驗證了遺傳算法能提高航跡質(zhì)量。

r壟 _] 脅分布域，將圖中各個虛線的 r點(diǎn)連接起來即為 r I V r n i,也就足基本路徑集合。再把出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)分 ooo邊別與離自身上近的V r n i點(diǎn)連起來。連接出發(fā)點(diǎn)到目 b 2 ooo頂 標(biāo)點(diǎn)的這些 V r n i的組合構(gòu)成了備選路集， ooo邊 V r n i的頂點(diǎn)構(gòu)成初始路的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，主要中途航路 o o o 點(diǎn)。路徑規(guī)劃的任務(wù)是找…從發(fā)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)無人機(jī)能【口 】避敵方威脅，安全完成預(yù)定任務(wù)的飛行路徑�？梢钥闯�， 通過構(gòu)造 V r n i,將路徑規(guī)劃問題從無限維守問的搜索 o o o

第i巾間點(diǎn)，i 1,……N Q為Q所在鏈接線的端個=,2。Q。 點(diǎn)。

問題簡化到彳限維空問搜索的問題，，即路徑規(guī)劃只要在丁 V r n J所確定的路徑集合中進(jìn)行。 oo o

3 2用D s r算法選擇粗略最短路徑 . iKta j 構(gòu)造好Vrn i o o o岡之后，采用 D j s r算法選擇初始最 ik t a短路，算泫關(guān)鍵問題是路代價的分配。對以上情形， 無人機(jī)沿著每‘邊飛仃每一點(diǎn)都將具有一定的代價，這條些代價包括危險性代價和燃油代價。危險性代價指的是無人機(jī)暴露在敵方雷達(dá) _的干度以及碰上障礙物的危險性。卜芏 燃油代價是指燃油消耗代價。 行，路 上于無人機(jī)以定常速度飛‘的危險性代價與無人機(jī)前化置到威脅 點(diǎn) =

圖3編碼示意圖

規(guī)劃問內(nèi)的點(diǎn)位置用經(jīng)緯度表示。

I。 IQ, l ,/ 1 !

這樣中問點(diǎn)只能沿所在的連接線變化，確保航線不與障礙物和危險區(qū)域相撞。

距離的4方的倒數(shù)成『比，燃料需求代價與經(jīng)過的路徑長次 F度成正比。一條 V r n i的危險性代價√,以邊卜 ooo邊 可 M離散路^到 N威脅的趾離量化得到，燃油代價 .個個， 可以用該邊的長度 L化得到。量

∈[ i

】 l2……,,,, Ⅳ 1: =1 一

0,

設(shè)置

0是為了防止飛機(jī)與障礙物和威脅區(qū)域接

近，并使理想航線不與之相交。 選朋 T作為基因值，則 T,T,……,T為一個染色 i 1 2 N 體。 532 ..目標(biāo)函數(shù)與適應(yīng)度函數(shù)

善善 J脅， L=

所以，‘邊的總代價為： 條 J=(一k a, m 1 )+“ 卜’舡 。

本文采用二維規(guī)劃，適于不要求精確高度和時問控制的飛行航線。飛機(jī)勻速飛行，飛行高度較高。由于通路短即航程短，因此優(yōu)化目標(biāo)可簡化為通路距離最短。其目標(biāo) 雨數(shù)為：

其中，k權(quán)重系數(shù)，取值范圍 0 1根據(jù)仃務(wù)需求調(diào)足到。

整k的人小，k接近 1示越重視燃油消耗情況，越接近 N表 0示越重視危險忡代價。路徑代價確定后，半略最短路

徑表 H的選擇是利刖 D j s r算法進(jìn)行圖搜索。得到如圖二粗實 ik ia線所爾為、略最短路徑�？� H 粗略最短路徑選擇完成，接 下來的仃務(wù)就足路徑修正和優(yōu)化。

mn (= i ∑廠) 0

=u( n h s L g) m P t

l Q l Q至 Q.趾離， i0 1……,N I Q+一 為 .的 .=,,+ Q==點(diǎn)；Q G終點(diǎn) oS起= T M T T,T,……,T為一個染色體。=1 2 N 本文算法選取的適應(yīng)度函數(shù)為： 1、 t T) t g

此適應(yīng)度函數(shù)甲值、在定義域內(nèi)連續(xù)、非負(fù)、最大 . 化，它反映對應(yīng)解的優(yōu)劣程度，并且計算量小、通用性 強(qiáng)。

,豢 口 鞠霉霉群 l霸 i a r嘲 l辱霉

圖2鏈接圖及初始路徑

3 3用遺傳算法優(yōu)化修正初始路徑 . 33 1碼 ..編

假設(shè)航線鏈路上的航為 Q, Q,……,,。 Q為起點(diǎn)；。

其中 圖4初始航線與優(yōu)化航線

為終點(diǎn)，它們均為周定點(diǎn)，不參與編碼。Q為

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