【无人机三维路径规划】基于黑翅鸢算法BKA多无人机协同路径规划(自定义:无人机数量)附Matlab代码

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🔥 内容介绍

核心目标

在三维空间(含障碍物)中,基于黑翅鸢算法(BKA) 为自定义数量的无人机规划无碰撞、短路径、平滑的协同路径,满足:

  1. 避障约束(无人机与障碍物、无人机之间保持安全距离);

  2. 路径最优(总长度最短 + 平滑性最优);

  3. 自定义无人机数量、起点 / 终点、障碍物分布。

算法与系统建模
1. 黑翅鸢算法(BKA)原理

模拟黑翅鸢的搜索 - 俯冲 - 栖息捕食行为,适配路径规划问题:

  • 搜索阶段

    :黑翅鸢大范围盘旋搜索猎物(全局探索,避免局部最优);

  • 俯冲阶段

    :发现猎物后快速俯冲(局部开发,加速收敛到最优路径);

  • 栖息阶段

    :捕获猎物后栖息调整(局部微调,优化路径平滑性)。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

%初始化

function X=initialization(N,dim,up,down,n)

% n=length(Fobj);%无人机个数

k=dim/n;

R=zeros(1,n);

POP=[];

while 1

    for i=1:N

        X(i,:)=(up-down).*rand(1,dim)+down;

        for j=1:n

            x=X(i,(j-1)*k+1:j*k);

            result=MyCost(x,1);

            if ~isinf(result)

                POP=[POP;x];

            end

        end

    end

qqw=size(POP,1);

if qqw>=n

for i=1:N

idx=randperm(qqw,n);

tty=POP(idx,:)';

X(i,:)=tty(:)';

end

break;

end

%     if sum(R)==n

%         for i=1:N

%             temp=[];

%             for j=1:n

%                 pp=size(POP(j).data,1);

%                 mm=randi(pp);

%                 temp=[temp POP(j).data(mm,:)];

%              end

%             X(i,:)=temp;

%         end

%         break;

%     end

end

end

🔗 参考文献

[1]王兴旺,张清杨,姜守勇,et al.基于改进黑翅鸢优化算法的动态无人机路径规划[J].Application Research of Computers / Jisuanji Yingyong Yanjiu, 2025, 42(5).DOI:10.19734/j.issn.1001-3695.2024.10.0430.

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2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

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2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

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### 优化算法路径规划中的应用 优化算法(Black Kite Algorithm, BKA)是一种基于群体智能的启发式优化方法,其灵感来源于自然界中捕食行为的特点。该算法通过模拟飞行轨迹以及捕猎策略来寻找最优解[^1]。 #### 1. 路径规划问题概述 路径规划问题是机器人技术领域的重要研究方向之一,目标是在给定环境中找到一条从起点到终点的最佳路径。最佳路径通常指最短距离、最低能耗或其他特定约束下的最优方案。传统路径规划方法可能面临局部最优陷阱等问题,而BKA作为一种全局优化算法,在解决此类问题时具有显著优势。 #### 2. BKA路径规划中的实现思路 以下是利用BKA进行路径规划的核心思想: - **初始化种群**:定义一组候选路径作为初始种群个体,每条路径由一系列节点坐标表示。 - **适应度函数设计**:构建适合路径规划场景的目标函数,例如总路径长度或能量消耗等指标。 - **更新机制**:依据BKA特有的位置更新规则调整各候选项的位置向量,逐步逼近更优解。 - **终止条件判断**:当达到预设迭代次数或者满足精度需求时停止计算并输出最终结果。 具体而言,可以采用如下伪代码框架描述整个过程: ```matlab function [bestPath, bestFitness] = BKAPathPlanning(startPoint, endPoint, mapInfo) % 参数说明: % startPoint - 起始点坐标 % endPoint - 终止点坐标 % mapInfo - 地图环境信息 maxIter = 100; % 最大迭代数 popSize = 50; % 种群规模大小 dim = length(mapInfo); % 解空间维度 population = initializePopulation(popSize, dim); for iter = 1:maxIter fitnessValues = calculateFitness(population, startPoint, endPoint, mapInfo); [~, idxBest] = min(fitnessValues); currentBest = population(idxBest,:); if (iter == 1 || getFitness(currentBest) < getFitness(bestPath)) bestPath = currentBest; bestFitness = fitnessValues(idxBest); end population = updatePositions(population, bestPath, mapInfo); end end ``` 上述代码片段展示了如何运用BKA完成基本路径规划任务的关键逻辑结构。 #### 3. 结合其他技术改进效果 为了进一步提高求解效率与质量,还可以考虑引入一些辅助手段比如变异操作或是与其他元启发式算法混合使用等方式增强探索能力;另外也可以借助VMD(变分模态分解)[^2]先对原始数据做初步处理后再送入模型训练从而获得更加精确的结果。 ---
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