【无人机三维路径规划】基于遗传算法实现无人机航迹规划附matlab代码

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⛄ 内容介绍

近年来,随着无人机在各个领域的广泛应用,无人机的航迹规划问题成为研究的热点,本文通过分析地形条件以及无人机自身性能对航迹规划的影响,研究无人机三维规划问题.在数字地图预处理的基础上,对基准地形以及障碍区域进行建模,建立等效的环境数字地图,并采用样条插值法对地形进行平滑处理,降低搜索空间.在此基础上建立带有惩罚函数的评价目标,使用遗传算法完成了无人机的三维航迹规划.实验结果表明:遗传算法不仅能够完成无人机的规划任务,生成短而平滑的路径,而且能够获得很好的收敛效果,为各种实际任务提供技术支持.

⛄ 部分代码

function [X,Y,Z] = defMap(posBound)

mapRange = posBound(:,2);

% 初始化地形信息

N = 10;                             % 山峰个数

peaksInfo = struct;                 % 初始化山峰特征信息结构体

peaksInfo.center = [];              % 山峰中心

peaksInfo.range = [];               % 山峰区域

peaksInfo.height = [];              % 山峰高度

peaksInfo = repmat(peaksInfo,N,1);

% 随机生成N个山峰的特征参数

for i = 1:N

    peaksInfo(i).center = [mapRange(1) * (rand*0.8+0.2), mapRange(2) * (rand*0.8+0.2)];

    peaksInfo(i).height = mapRange(3) * (rand*0.7+0.3);

    peaksInfo(i).range = mapRange*0.1*(rand*0.7+0.3);

end

% 计算山峰曲面值

peakData = [];

for x = 1:mapRange(1)

    for y = 1:mapRange(2)

        sum=0;

        for k=1:N

            h_i = peaksInfo(k).height;

            x_i = peaksInfo(k).center(1);

            y_i = peaksInfo(k).center(2);

            x_si = peaksInfo(k).range(1);

            y_si = peaksInfo(k).range(2);

            sum = sum + h_i * exp(-((x-x_i)/x_si)^2 - ((y-y_i)/y_si)^2);

        end

        peakData(x,y)=sum;

    end

end

% 构造曲面网格，用于插值判断路径是否与山峰交涉

x = [];

for i = 1:mapRange(1)

    x = [x; ones(mapRange(2),1) * i];

end

y = (1:mapRange(2))';

y = repmat(y,length(peakData(:))/length(y),1);

peakData = reshape(peakData,length(peakData(:)),1);

[X,Y,Z] = griddata(x,y,peakData,...

    linspace(min(x),max(x),100)',...

    linspace(min(y),max(y),100));

end

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 贾广芝. 基于遗传算法和稀疏A*算法的无人机三维航迹规划研究[D]. 南京邮电大学.

[2] 罗诚, 崔升. 基于遗传算法的无人机航迹规划[J]. 复旦学报：自然科学版, 2011, 50(6):5.

[3] 于楠, 赵龙. 基于模拟退火遗传算法的无人机三维航迹规划[C]// 中国航空学会. 中国航空学会, 2010.

[4] 何光勤, 朱一飞, 张才然. 基于遗传算法的无人机三维航迹规划研究[J]. 价值工程, 2020, 39(7):4.

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