基于蟻群算法的多飛行器協(xié)同目標(biāo)搜索航跡規(guī)劃.pdf

1、無人飛行器目標(biāo)搜索在軍事和民用方面都有著越來越重要的應(yīng)用。多架無人飛行器協(xié)同完成目標(biāo)搜索任務(wù)相比于單架無人飛行器可以提高任務(wù)完成的質(zhì)量和效率，縮短任務(wù)完成時間，增加任務(wù)的成功概率，因而成為近年來無人飛行器領(lǐng)域的研究熱點。
　　本文將多無人飛行器協(xié)同目標(biāo)搜索航跡規(guī)劃問題劃分為兩個子問題。第一個子問題為多無人飛行器無人機(jī)協(xié)同飛行航跡規(guī)劃(無人飛行器協(xié)同到達(dá)指定目標(biāo)區(qū)域)問題，第二個子問題為多無人飛行器協(xié)同搜索航跡規(guī)劃問題。這兩個問題均

2、是典型的協(xié)同控制問題，都是要在一定約束條件下找到最優(yōu)解，因此都可以歸結(jié)為優(yōu)化問題。
　　蟻群算法是一種新興的仿生優(yōu)化算法，在旅行商問題、機(jī)器人路徑規(guī)劃等組合優(yōu)化問題中有著良好的表現(xiàn)，本文將蟻群算法與實際規(guī)劃問題結(jié)合，提出了協(xié)同飛行多蟻群航跡規(guī)劃算法和協(xié)同搜索多蟻群航跡規(guī)劃算法，將每一個無人飛行器對應(yīng)一個人工蟻群，引入異質(zhì)信息素的概念模擬不同子群的螞蟻之間的競爭，提出迷失螞蟻信息素更新策略，利用失敗螞蟻的經(jīng)驗來提高算法的收斂速度。<

3、br>　　本文首先通過蟻群算法的經(jīng)典應(yīng)用——旅行商問題對基本蟻群算法和一些改進(jìn)算法進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。
　　然后，建立了協(xié)同飛行航跡規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型，給出了協(xié)同飛行航跡規(guī)劃問題的目標(biāo)函數(shù)。設(shè)計并實現(xiàn)了協(xié)同飛行多蟻群航跡規(guī)劃算法，詳細(xì)介紹了基于異質(zhì)信息素的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)則和帶迷失螞蟻信息素更新的信息素更新策略。
　　接著，建立了協(xié)同搜索問題的環(huán)境模型，給出了概率圖模型的生成方法，提出了并實現(xiàn)了協(xié)同搜索多蟻群航跡規(guī)劃算法，并進(jìn)行了相

4、應(yīng)的實驗驗證。
　　實驗結(jié)果表明，本文所提出的協(xié)同飛行多蟻群航跡規(guī)劃算法能夠針對不同的規(guī)劃任務(wù)，在多種復(fù)雜規(guī)劃環(huán)境中，生成滿足時間和空間約束的協(xié)同飛行航跡。與傳統(tǒng)的蟻群算法相比，該方法能夠?qū)⒁?guī)劃速度提高2到3倍，所規(guī)劃出的航跡具有更好的時-空協(xié)同性能。本文提出的協(xié)同搜索多蟻群航跡規(guī)劃算法能夠在較短的時間內(nèi)為多架無人飛行器構(gòu)造出搜索飛行航跡，實現(xiàn)多個飛行器對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行協(xié)同搜索的目的。該算法與貪婪算法相比能夠降低無效搜索的概率，提高