控制与决策2024,Vol.39Issue(4) :1194-1202.DOI:10.13195/j.kzyjc.2022.1009

基于集成约束无人机两步制航迹规划方法

UAV two-step path planning method based on integrated constraint strategy

柴旭朝 周游 闫李 梁静 瞿博阳 卞芳方 王昊昱
控制与决策2024,Vol.39Issue(4) :1194-1202.DOI:10.13195/j.kzyjc.2022.1009

基于集成约束无人机两步制航迹规划方法

UAV two-step path planning method based on integrated constraint strategy

柴旭朝 1周游 1闫李 1梁静 2瞿博阳 1卞芳方 1王昊昱1
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作者信息

  • 1. 中原工学院电子信息学院,郑州 450007
  • 2. 郑州大学电气工程学院,郑州 450001
  • 折叠

摘要

无人机航迹规划是一个富含地形威胁、雷达威胁和自身可飞性等多约束的优化问题.采用两步制的规划框架,提出一种基于集成约束的无人机航迹规划方法.规划第1阶段采用基于多种群策略的差分进化优化方法,规划第2阶段采用海洋捕食者算法的Lévy运动优化;集成约束机制在搜索过程中动态更新约束策略来补偿可行解数量骤减,抑制搜索停滞.与典型算法和约束处理策略进行对比,实验结果表明,所提出无人机航迹规划方法收敛性好、稳定性强,能够有效地求解复杂多约束无人机航迹规划问题.

Abstract

UAV path planning is a multi-constraint optimization problem,including terrain threat,radar threat and its flight ability.This work proposes an integrated constraints method to plan the flight path of unmanned aerial vehicle(UAV)based on two-step mechanism.In the first-step of the path planning,the differential evolution optimization is adopted based on the multi-population strategy;The Lévy motion optimization of the marine predator algorithm is adopted in the second-step of the path planning.The integrated constraint mechanism is adopted to update the cnstraint strategies dynamically in the searching process,preventing the decrease of the feasible solutions and the stagnation of the searching.Compared with the typical existing constraint mechanisms,the proposed method has a good convergence and stability,and can effectively solve the UAV path planning with the complex multi-constraint.

关键词

航迹规划/约束优化/差分进化算法/集成约束策略/Lévy运动策略/多种群策略

Key words

path planning/constrained optimization problem/differential evolution algorithm/integrated constraint strategy/Lévy motion strategy/multi-population strategy

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基金项目

国家自然科学基金项目(62103456)

国家自然科学基金项目(61976237)

河南省高校科技创新团队项目(22IRTSTHN015)

中原千人计划-中原青年拔尖人才项目(ZYQR201810162)

河南省自然科学基金项目(212300410321)

河南省自然科学基金项目(202300410511)

河南省青年骨干教师项目(2020GGJS141)

河南省青年骨干教师项目(2021GGJS111)

河南省科技攻关项目(222102210275)

河南省科技攻关项目(212102210018)

中原工学院基本科研项目(K2020YY009)

出版年

2024
控制与决策
东北大学

控制与决策

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.227
ISSN:1001-0920
参考文献量26
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