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专利号: 2024115675268
申请人: 华南农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双种群多约束进化的无人机群路径规划方法,其特征在于,S1、根据无人机路径确定第一种群和第二种群;

S2、基于第一种群和第二种群生成子代后获得第一组合种群和第二组合种群;获得组合种群后持续更新第一种群的贡献值Ctr1和第二种群的贡献值Ctr2,包括:表示第一种群对应子代中的可行解数量;

表示第二种群对应子代中的可行解数量;

S3、依次确定第一组合种群和第二组合种群中可行解的数量|Sa|,a=1,2,并结合贡献值阈值∈·N进行更新,对无人机群进行路径规划,其中,∈为贡献率,N表示每个种群中个体数量,更新步骤包括:当|Sa|≤∈·N时,第一组合种群基于总体违反度更新种群,第二组合种群基于违反约束数量更新种群;

当|Sa|>∈·N且|Sa|Ctr2,第一组合种群和第二组合种群均基于总体违反度更新种群;

若Ctr2>Ctr1,第一组合种群和第二组合种群均基于违反约束数量更新种群;

若Ctr1=Ctr2,第一组合种群基于总体违反度更新种群,第二组合种群基于违反约束数量更新种群;

当|Sa|≥N时,第一组合种群和第二组合种群均根据非支配排序和Hausdorff距离更新种群;

S4、判断是否达到终止条件,若否返回S2继续迭代,若是,根据更新的第一组合种群和第二组合种群输出非支配解。

2.根据权利要求1所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,S1中,根据无人机路径随机生成第一种群,通过复制第一种群得到第二种群。

3.根据权利要求1或2所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,S1中,无人机路径的获取步骤包括:获取飞行区域的三维环境地形,基于三维环境地形利用B样条采样确定路径点,以及通过路径点构建无人机路径;利用B样条采样确定路径点包括根据B样条曲线上的控制点通过如下公式确定路径点;

其中,(x'j,y'j,z'j)表示路径点坐标,(xj,yj,zj)表示控制点坐标,Bj,t(·)表示t阶B样条曲线第j段的基函数,定义域为[0,cs+t],ζn表示[0,cs+t]中pp个等距采样值中的第n个采样值,pp表示每条路径中路径点的数量。

4.根据权利要求1所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,S2中,基于第一种群和第二种群生成子代后获得第一组合种群和第二组合种群,步骤包括:基于第一种群中个体生成第一子代,基于第二种群中个体生成第二子代;

合并第一子代、第二子代和第一种群,得到第一组合种群,以及合并第一子代、第二子代和第二种群,得到第二组合种群。

5.根据权利要求1所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,S2中,生成子代的步骤包括:基于第一种群或第二种群获取配对父代,通过如下变异算子生成子代,其中,sm表示变异率,ω表示分布指数,σi是第i个决策变量的缩放因子,p是在区间[0,

1]中的随机数;

子代种群自变量违反边界条件时,采用如下边界条件进行修复:式中,Li和Ri分别为第i个决策变量的下界和上界,oi表示个体o的第i个决策变量。

6.根据权利要求1所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,S3中,基于总体违反度按如下准则更新种群:若两个个体均为可行解,则目标函数值较小的个体支配另一个个体;

若两个个体分别为可行解和不可行解,则可行解个体支配不可行解个体;

若两个个体均为不可行解,则约束违反值较小的个体支配另一个个体;

以及基于违反约束数量按如下准则更新种群:

若两个个体均为可行解,则目标函数值较小的个体支配另一个个体;

若两个个体分别为可行解和不可行解,则可行解个体支配不可行解个体;

若两个个体均为不可行解,则约束违反个数较少的个体支配另一个个体。

7.根据权利要求6所述的无人机群路径规划方法,其特征在于,目标函数包括:无人机总路径长度目标函数,表达式为:

其中,UP是UAV路径的数量,pp是每条路径中路径点的数量,PPu,p是第u个路径上的第p个路径点;

风险因素目标函数,表达式为:

其中,mp为安全距离中的网格点个数,dsr为安全距离半径,du,k,p为第u路径上的第p个路径点与第k个网格点之间的距离。