基于遗传算法的多UAV路径规划技术研究

摘要

地震灾害是给人类造成损害最大的诸多自然灾害之一，我国是一个多地震国家。地震灾情发生后，需要组织迅速有效的救援工作，使灾害损失最小化。随着科学技术的发展，尤其是机器人技术的发展，越来越多的科技成果应用到地震搜救工作中来。传统的地震搜救方式离不开工作人员亲临现场，造成了安全隐患。使用多种机器人相互配合来完成地震灾情发生后的搜救工作，成为地震搜救技术发展的方向。 本文在研究分析了机器人搜救技术发展的基础上，提出了地震立体搜救方案，并对其中的多UAV(Unmarreed Aerial Vehicle，空中机器人)路径规划技术进行了研究。多UAV路径规划问题可以抽象为双目标的MTSP(Multi-Traveling Salesman Problem，多人旅行商问题)问题。在研究过程中，首先分析了遗传算法的特点。然后，对遗传算法的多种编码方案进行了对照和评价，根据多UAV路径规划问题的特点，设计了相应的编码方案、选择算子、交叉算子和变异算子。最后实现了多UAV路径规划仿真系统，并采用大量的仿真实例，证明本文所设计的算法是一种稳定、有效、具有良好通用性的算法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题背景和意义

1.1.1问题的提出

1.1.2搜救机器人技术研究现状

1.1.3立体搜救方案

1.2本文研究内容及现状

1.2.1问题的数学模型

1.2.2双目标MTSP问题分析

1.2.3 MTSP问题求解方法

1.3本论文主要研究工作

第2章遗传算法理论基础

2.1遗传算法的诞生与发展

2.2遗传算法的基本概念及特点

2.3遗传算法的基本结构

2.4遗传算法的实现技术

2.4.1编码方案

2.4.2适应度函数

2.4.3遗传算子

2.5本章小结

第3章算法设计

3.1设计遗传算法的基本原则和步骤

3.1.1设计遗传算法的基本原则

3.1.2遗传算法的设计步骤

3.2选择编码方案

3.2.1单染色体设计方案

3.2.2双染色体设计方案

3.2.3两段式染色体设计方案

3.2.4分离式染色体设计方案

3.2.5四种编码方案的解空间比较

3.3确定适应度函数

3.4设计遗传算子

3.4.1选择算子

3.4.2交叉算子

3.4.3变异算子

3.5本章小结

第4章算法的实现与仿真

4.1环境建模

4.2最优路径规划算法的过程描述

4.3算法初始化

4.4算法参数的选取

4.5终止条件的确定

4.6仿真运行结果及分析

4.6.1算法的收敛性分析

4.6.2算法的仿真结果分析

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢