黃自強(qiáng) 蔡 超 孫希霞
(華中科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院多譜信息處理技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430074)
飛行器航跡規(guī)劃是在綜合考慮飛行器到達(dá)時(shí)間、燃料消耗、威脅以及特定飛行區(qū)域等因素的前提下,為飛行器規(guī)劃出一條最優(yōu),或者是較滿意的飛行航跡,以保證圓滿完成飛行任務(wù)[1]。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化以及任務(wù)的不確定性,飛行器的航跡規(guī)劃空間往往非常大,規(guī)劃算法非常耗時(shí),無(wú)法滿足在線實(shí)時(shí)規(guī)劃的要求。有研究者根據(jù)高速公路網(wǎng)規(guī)劃的思想,提出了基于網(wǎng)絡(luò)圖的分階段航跡規(guī)劃方法[2~6]。第一步,在預(yù)處理階段構(gòu)造滿足一系列約束條件的航跡片段,這些航跡片段構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)圖。第二步,給定規(guī)劃任務(wù),利用網(wǎng)絡(luò)圖搜索出一條從指定發(fā)射點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的航跡。這樣路徑規(guī)劃問(wèn)題被轉(zhuǎn)化為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖的搜索問(wèn)題。這種方法大幅縮減了航跡規(guī)劃過(guò)程的搜索量,從而加快了規(guī)劃速度,能滿足在線實(shí)時(shí)規(guī)劃的要求。類似的方法還有通視圖法、隨機(jī)路線圖法等[7~11]。通視圖是由規(guī)劃空間中的障礙物的相互可見的頂點(diǎn)間的連線構(gòu)成。通視圖可用于求解二維規(guī)劃空間中的最短路徑問(wèn)題,盡管它可用于高維規(guī)劃空間,但此時(shí)生成的路徑將不再是最短的。另外,通視圖不能表達(dá)物體運(yùn)動(dòng)的方向性約束,這樣使得生成網(wǎng)絡(luò)圖可行解較少。隨機(jī)路線圖法是一種針對(duì)多自由度問(wèn)題的路徑規(guī)劃方法。該方法在規(guī)劃空間中隨機(jī)進(jìn)行采樣生成路線圖,然后在該路線圖中搜索路徑。該方法的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以在規(guī)劃時(shí)間和路徑的質(zhì)量之間進(jìn)行權(quán)衡,構(gòu)造隨機(jī)路線圖的時(shí)間越長(zhǎng),得到最優(yōu)路徑的可能性就越大。在確定環(huán)境下,隨機(jī)路線圖一般可以事先構(gòu)造。
已有的航跡網(wǎng)絡(luò)圖生成方法并沒有考慮網(wǎng)絡(luò)圖的最優(yōu)性,包括:1)空間覆蓋能力;2)網(wǎng)絡(luò)圖總體代價(jià)最優(yōu)性;3)重組航跡的最優(yōu)性等。
本文利用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)圖節(jié)點(diǎn)的分布,使航跡網(wǎng)絡(luò)圖整體代價(jià)較優(yōu),重組航跡也較優(yōu)。
航跡網(wǎng)絡(luò)圖是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間的航跡片段構(gòu)成如圖1所示。航跡網(wǎng)絡(luò)圖的構(gòu)建過(guò)程,首先是對(duì)規(guī)劃空間進(jìn)行等網(wǎng)格劃分,將規(guī)劃空間劃分為一個(gè)個(gè)相互毗鄰的網(wǎng)格。多個(gè)較小的網(wǎng)格又可以形成一個(gè)較大的網(wǎng)格,這樣實(shí)現(xiàn)了多尺度網(wǎng)格的劃分。在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi),在匹配區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取節(jié)點(diǎn)。然后根據(jù)飛行器飛行約束、環(huán)境約束等約束條件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的航跡片段規(guī)劃。其規(guī)劃結(jié)果就構(gòu)成了一幅初始的航跡網(wǎng)絡(luò)圖。航跡網(wǎng)絡(luò)圖可以表示為G=(V,E),其中V為圖中節(jié)點(diǎn)的集合,E為航跡片段(圖G中的邊)的集合,節(jié)點(diǎn)具有八個(gè)飛行方向(由匹配區(qū)導(dǎo)航點(diǎn)的性質(zhì)決定),空間位置由坐標(biāo)(x,y,z)表示。
圖1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及小尺度航跡片段
航跡網(wǎng)絡(luò)圖主要受規(guī)劃空間、網(wǎng)格大小、節(jié)點(diǎn)分布以及航跡片段生成算法等因素的影響。在規(guī)劃空間、網(wǎng)格大小和航跡片段生成算法都已確定的情況下,節(jié)點(diǎn)位置的改變會(huì)造成航跡網(wǎng)絡(luò)圖空間分布的較大改變,相應(yīng)的航跡網(wǎng)絡(luò)總體代價(jià)也會(huì)有較大的改變。這里,我們用航跡網(wǎng)絡(luò)圖中所有航跡片段代價(jià)的和來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)圖的總體代價(jià),航跡片段的代價(jià)考慮航跡長(zhǎng)度、高度、轉(zhuǎn)彎次數(shù)、威脅等因素。
航跡網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化,除了考慮網(wǎng)絡(luò)圖的代價(jià)因素外,還要考慮網(wǎng)絡(luò)的密集程度,規(guī)劃空間的覆蓋能力,分布均勻性等。
網(wǎng)格的劃分決定了航跡網(wǎng)絡(luò)的密集程度。航跡片段規(guī)劃算法采用A*搜索算法,在滿足給定約束條件的情況下,A*算法能夠規(guī)劃出節(jié)點(diǎn)間的最小代價(jià)航跡片段。改變航跡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置,將影響航跡片段經(jīng)過(guò)的空間位置及代價(jià)大小,相應(yīng)地改變航跡網(wǎng)絡(luò)的總體代價(jià)和空間覆蓋能力。
結(jié)合上述分析,本文設(shè)計(jì)出一種通過(guò)求解航跡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最優(yōu)分布進(jìn)而獲得最優(yōu)航跡網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方法。
粒子群算法是基于群體的演化算法,其思想來(lái)源是人工生命和演化計(jì)算理論。由于其簡(jiǎn)單、有效的特點(diǎn),可以用于復(fù)雜高維問(wèn)題的求解,已得到眾多學(xué)者的重視[7]。在粒子群算法中,每個(gè)粒子在搜索空間中的位置代表了所求問(wèn)題的一個(gè)解。每個(gè)粒子還有一個(gè)速度,來(lái)決定它們移動(dòng)的方向和位置。每個(gè)粒子通過(guò)優(yōu)化函數(shù)決定了它當(dāng)前的適應(yīng)值。粒子群算法初始化為一群隨機(jī)的粒子,然后通過(guò)迭代找到最優(yōu)解,在每一次迭代中,粒子通過(guò)兩個(gè)“極值”來(lái)更新自己的位置和速度。其中,第一個(gè)“極值”是粒子本身所找到的最好解(個(gè)體極值pbest);另一個(gè)“極值”是整個(gè)種群目前所找到的最好的解(全局極值點(diǎn)gbest)[12~15]。粒子更新位置和速度的公式如下:
其中,是粒子i在第k次迭代中第d維的速度。C1、C2是加速系數(shù)(學(xué)習(xí)因子)表示每個(gè)粒子飛向pbest和gbest位置的隨機(jī)加速項(xiàng)的權(quán)重。合適的值可以加快收斂不易陷入局部最優(yōu)。一般取C1=C2=2。rand1和rand2是[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)。粒子i的位置用D維向量Xi=(xi1,xi2,…,xiD)T來(lái)表示,速度為Vi=(vi1,vi2,…,viD)T。
算法流程如下:
1)初始化。以隨機(jī)的方式產(chǎn)生出每一個(gè)粒子的初始位置與速度。
2)評(píng)價(jià)每一個(gè)粒子。根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算出粒子當(dāng)前的適應(yīng)值,并更新個(gè)體和全局極值。
3)粒子的更新。用式(1)和式(2)對(duì)每一個(gè)粒子的速度和位置進(jìn)行更新。
4)檢驗(yàn)是否符合結(jié)束條件。如果當(dāng)前的迭代次數(shù)達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的最大次數(shù)或最小錯(cuò)誤要求,則停止迭代,輸出最優(yōu)解。否則轉(zhuǎn)到步驟2)。
利用粒子群優(yōu)化算法獲得優(yōu)化航跡網(wǎng)絡(luò)需要解決粒子位置坐標(biāo)與航跡網(wǎng)絡(luò)空間分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系問(wèn)題,還需要解決粒子適應(yīng)度函數(shù)與航跡網(wǎng)絡(luò)代價(jià)的關(guān)系。下面將分別進(jìn)行討論。
航跡網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化有其特殊性。第一,航跡片段的代價(jià)是由航跡規(guī)劃算法中的評(píng)價(jià)函數(shù)確定的。節(jié)點(diǎn)發(fā)生改變時(shí),航跡片段的代價(jià)值往往沒有明確的變化趨向。相應(yīng)地,代價(jià)值的變化給出的節(jié)點(diǎn)變化引導(dǎo)往往也是不可靠的。換句話說(shuō),代價(jià)值的變化與節(jié)點(diǎn)的變化沒有明確的關(guān)聯(lián)。而航跡片段的代價(jià)值是優(yōu)化函數(shù)的主要變量,這就造成了優(yōu)化函數(shù)值影響因素的復(fù)雜性問(wèn)題。第二,網(wǎng)絡(luò)圖往往含有大量的節(jié)點(diǎn),任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的改變都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)圖的改變,進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)劣產(chǎn)生影響。因此網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化是一個(gè)高維復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題。
采用經(jīng)典的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法解決此問(wèn)題時(shí),必須在精度和求解效率間做某種折中。其中,線性規(guī)劃法計(jì)算速度快,但將該模型線性化存在困難;非線性規(guī)劃法可以較精確地計(jì)及模型的非線性,但一般要求目標(biāo)函數(shù)連續(xù)可導(dǎo),且定義于凸可行域;動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對(duì)目標(biāo)函數(shù)無(wú)嚴(yán)格限制,容易計(jì)及約束條件,但對(duì)于高維問(wèn)題將面臨維數(shù)災(zāi)難。而人工智能算法為求解這類問(wèn)題提供了新的思路。其中,粒子群優(yōu)化算法簡(jiǎn)單、有效,依賴的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)少,可以求解復(fù)雜的高維非線性函數(shù)優(yōu)化。
基于粒子群算法的網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化是通過(guò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點(diǎn)的分布,使網(wǎng)絡(luò)圖的代價(jià)降低同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)圖的豐富性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)圖中的節(jié)點(diǎn)位置改變時(shí),網(wǎng)絡(luò)圖中的航跡片段需重新生成,進(jìn)而形成一個(gè)新的航跡網(wǎng)絡(luò)圖。這類似于粒子群優(yōu)化算法中的粒子從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。粒子通過(guò)相互引導(dǎo)向最優(yōu)值靠攏,多個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖之間也可以相互引導(dǎo),從而使網(wǎng)絡(luò)圖向最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)圖靠攏。因此可以將網(wǎng)絡(luò)圖看作一個(gè)粒子,應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法求解網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化問(wèn)題。
將網(wǎng)絡(luò)圖看作一個(gè)粒子,每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)p作為粒子坐標(biāo)Q的一個(gè)分量。則粒子的坐標(biāo)標(biāo)為:Qk=(,,,…,,)T由第k張航跡網(wǎng)絡(luò)圖中所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成,其中N為節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。(xj,yj)為航跡網(wǎng)絡(luò)中第j個(gè)節(jié)點(diǎn)pj的坐標(biāo),1≤j≤N。構(gòu)造如下目標(biāo)函數(shù):
其中f(,)為節(jié)點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的航跡片段的代價(jià),由航跡片段規(guī)劃算法求得。如果之間沒有規(guī)劃出可行航跡,則定義f)為一個(gè)懲罰常量值,以使節(jié)點(diǎn)朝向能規(guī)劃出航跡的方向移動(dòng)。Ωj為第j個(gè)網(wǎng)格包含的區(qū)域,表示限定第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置落在第j個(gè)網(wǎng)格內(nèi),該限定的目的是航跡網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的分布比較均勻,避免過(guò)度集中和過(guò)度稀疏的情況發(fā)生。
實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,Ωj是一個(gè)正方形網(wǎng)格。在網(wǎng)絡(luò)圖中,設(shè)定節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)表示為pj=(xj,yj),1?j?N。由于節(jié)點(diǎn)限制在正方形網(wǎng)格內(nèi),節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)滿足:
Xj、Xj+1為節(jié)點(diǎn)pj所在網(wǎng)格的豎直方向邊界的橫坐標(biāo)。Yj、Yj+1為節(jié)點(diǎn)pj所在網(wǎng)格的水平方向邊界的縱坐標(biāo)。粒子的速度Vk為
vjx、vjy分別為節(jié)點(diǎn)pj=(xj,yj)的x和y方向上的運(yùn)動(dòng)速度。粒子每一維速度限定在一定范圍內(nèi),滿足約束條件:
調(diào)整Vdmax可以限定粒子的運(yùn)動(dòng)速度。如果粒子速度過(guò)大,可能會(huì)飛躍最優(yōu)解;粒子速度太小,則容易陷入局部最優(yōu)。
在優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)中,懲罰代價(jià)可以根據(jù)航跡片段的數(shù)目以及片段的平均代價(jià)來(lái)設(shè)定:
其中,fave為已生成的航跡片段的平均代價(jià),α為懲罰系數(shù),nall為理論上網(wǎng)絡(luò)圖能夠生成的航跡片段數(shù),nr為實(shí)際生成的航跡片段數(shù)。nall取值與節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和網(wǎng)格尺度有關(guān)。節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)越多,nall值就越大;反之,就越小。懲罰代價(jià)與航跡片段數(shù)目成反比:當(dāng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和網(wǎng)格尺度確定時(shí),實(shí)際生成的片段數(shù)nr越大,懲罰代價(jià)就越小,否則懲罰代價(jià)越大。
因此,兩節(jié)點(diǎn)間的代價(jià)函數(shù)定義為
基于粒子群算法的網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化流程:
1)初始化種群。以隨機(jī)的方式產(chǎn)生出每一個(gè)粒子的初始位置與速度。若有匹配區(qū)限制,則節(jié)點(diǎn)必須分布在匹配區(qū)上。
2)生成航跡片段。對(duì)每個(gè)粒子,利用A*算法生成航跡片段,從而生成航跡網(wǎng)絡(luò)圖。
3)求得適應(yīng)度值。根據(jù)式(3)求得每個(gè)粒子當(dāng)前的適應(yīng)度值,并更新個(gè)體和全局極值。
4)更新粒子位置和速度。根據(jù)新得到的個(gè)體和全局極值更新粒子的位置和速度。判斷每個(gè)粒子中節(jié)點(diǎn)是否滿足網(wǎng)格邊界約束和匹配區(qū)約束條件。若節(jié)點(diǎn)不滿足約束條件,則調(diào)整節(jié)點(diǎn)使其滿足約束條件。
5)檢驗(yàn)是否符合結(jié)束條件。如果達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的最大迭代次數(shù)或最小錯(cuò)誤要求,則停止迭代,輸出最優(yōu)解。否則轉(zhuǎn)到步驟2)。
算法流程圖:
圖2 粒子群算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)圖的流程圖
算法初始化中,在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)隨機(jī)生成一個(gè)節(jié)點(diǎn),并判斷節(jié)點(diǎn)是否在匹配區(qū)上,若在匹配區(qū)上,則節(jié)點(diǎn)位置確定;否則在網(wǎng)格內(nèi)按一定策略逐點(diǎn)搜索匹配區(qū)。若找到匹配區(qū)則節(jié)點(diǎn)確定,否則該網(wǎng)格內(nèi)不設(shè)定節(jié)點(diǎn),粒子在該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分量上不予考慮。所有的節(jié)點(diǎn)生成后,利用A*算法規(guī)劃出航跡片段。按式(3)求取各粒子個(gè)體最優(yōu)值的初值,其中所有粒子適應(yīng)度值的最小值為全局最優(yōu)值的初值。
在航跡網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化過(guò)程中,節(jié)點(diǎn)必須滿足網(wǎng)格邊界約束和匹配區(qū)約束條件。在每一次迭代過(guò)程中,節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后,可能移動(dòng)到相鄰網(wǎng)格或超出規(guī)劃空間,也有可能不在匹配區(qū)上。這時(shí)必須對(duì)不滿足約束條件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不滿足網(wǎng)格邊界約束時(shí),將該節(jié)點(diǎn)置于節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路線與網(wǎng)格邊界的交點(diǎn)處,并將其速度反向。這樣處理可使粒子盡早脫離“非法區(qū)域”,盡可能多地探索合理的規(guī)劃空間。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不滿足匹配區(qū)約束時(shí),調(diào)整策略是讓節(jié)點(diǎn)從當(dāng)前位置沿著移動(dòng)方向v逐點(diǎn)探索直到找到匹配區(qū)。若按上述方式搜索至網(wǎng)格邊界仍未找到匹配區(qū),則使節(jié)點(diǎn)從當(dāng)前位置逐點(diǎn)回退,運(yùn)動(dòng)方向?yàn)椋璿,直到找到匹配區(qū)。由于粒子的初始位置是在匹配區(qū)上,故回退一定能夠找到匹配區(qū)。這種調(diào)整策略能確保粒子在移動(dòng)過(guò)程中的兩個(gè)“極值”對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)性不變。
本文給出的算法在6000×6000像素的數(shù)字地形高程圖上實(shí)驗(yàn),其中,每個(gè)像素代表的實(shí)際距離是90m。實(shí)驗(yàn)中,網(wǎng)格的大小為500×500像素,考慮匹配區(qū)限制。粒子群算法的參數(shù)設(shè)定為:粒子個(gè)數(shù),迭代次數(shù)90次,粒子每一維的最大速度Vmax=200,加權(quán)系數(shù)C1=C2=2。本文進(jìn)行兩類實(shí)驗(yàn):先對(duì)同一幅初始航跡網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行三組粒子群優(yōu)化實(shí)驗(yàn),然后在優(yōu)化前后的航跡網(wǎng)絡(luò)圖上進(jìn)行航跡重組的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
圖3所示是航跡網(wǎng)絡(luò)圖代價(jià)的變化情況。從圖中可以看出,航跡網(wǎng)絡(luò)的代價(jià)是震蕩下降的,這是由優(yōu)化函數(shù)值的影響因素比較復(fù)雜造成的。這也會(huì)造成算法的收斂精度不高,使得曲線最終在收斂值附近波動(dòng)。迭代開始時(shí),粒子的代價(jià)從1487.25開始快速下降,之后下降趨勢(shì)逐漸減緩,最后穩(wěn)定地在1430附近波動(dòng)。表明該算法能有效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)圖的代價(jià)。圖4是優(yōu)化后的航跡片段網(wǎng)絡(luò)圖,從中可以看出網(wǎng)絡(luò)圖能夠比較均勻地覆蓋規(guī)劃空間,并且網(wǎng)絡(luò)圖中片段也很豐富。
圖3 粒子群優(yōu)化代價(jià)變化
圖5是在給定同一組發(fā)射點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的條件下,在經(jīng)粒子群算法優(yōu)化的航跡網(wǎng)絡(luò)和沒有優(yōu)化的航跡網(wǎng)絡(luò)上重組出的航跡對(duì)比。從圖中可以看出,在優(yōu)化過(guò)的網(wǎng)絡(luò)圖上重組得到的航跡比較平滑。表1記錄的是進(jìn)行6次不同任務(wù)得到的航跡的長(zhǎng)度、水平轉(zhuǎn)彎次數(shù)、垂直機(jī)動(dòng)次數(shù)的對(duì)比結(jié)果。其中,任務(wù)1是圖5中這兩條航跡的相關(guān)參數(shù)的對(duì)比。
圖4 優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)圖
圖5 網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化前后重組出的航跡
表1 航跡相關(guān)參數(shù)的對(duì)比
任務(wù)1中,基于優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)圖重組的航跡長(zhǎng)度為287.726km,較基于未優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)圖重組的航跡長(zhǎng)度315.2km短。在水平機(jī)動(dòng)次數(shù)上的對(duì)比是9次低于14次。在垂直機(jī)動(dòng)的次數(shù)上的對(duì)比是34次低于43次。從表1可以看出,每組任務(wù)中,左邊的航跡長(zhǎng)度均比右邊的航跡長(zhǎng)度短,水平機(jī)動(dòng)次數(shù)少。在垂直機(jī)動(dòng)次數(shù)上,左邊的航跡在大多數(shù)情況下要優(yōu)于右邊的航跡。在統(tǒng)計(jì)意義上,基于較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)圖重組出的航跡要優(yōu)于基于未優(yōu)化的航跡網(wǎng)絡(luò)圖重組出的航跡。
航跡網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化存在優(yōu)化函數(shù)值影響因素的復(fù)雜性問(wèn)題。并且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常較多,使得網(wǎng)絡(luò)圖的優(yōu)化是一個(gè)高維復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的方法能生成代價(jià)較優(yōu)、片段豐富的航跡網(wǎng)絡(luò)圖。在統(tǒng)計(jì)意義上,優(yōu)化后航跡網(wǎng)絡(luò)圖重組出的航跡要優(yōu)于優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)圖重組出的航跡。
航跡網(wǎng)絡(luò)圖優(yōu)化的后續(xù)研究,可以在進(jìn)一步提高優(yōu)化效率等方面展開。
[1]鄭昌文,嚴(yán)平,丁明躍,等.飛行器航跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].宇航學(xué)報(bào),2007,28(6):1441-1446.
[2]Li ShiDong,Ding Mingyue,Cai Chao.A novel path planning method based on path network[C]//Proceedings of the SPIE 6thInternational Symposium on Multispectral Image Processing and Pattern Recognition,2009.
[3]Li S,Ding M,Cai C,et al.Fast online path planning method based on path network[C]//Computer Application and System Modeling(ICCASM),2010International Conference on.IEEE,2010,10:V10-224-V10-227.
[4]Li S,Ding M,Cai C.Path planning using FMM with direction and curvature constrained[C]//Sixth International Symposium on Multispectral Image Processing and Pattern Recognition.International Society for Optics and Photonics,2009:749847-749847-8.
[5]Changuien Z,Mingyue D,Chengping Z.An evolutionary real-time 3Droute planner for aircraft[J].Systems Engineering and Electronics,Journal of,2003,14(1):47-53.
[6]Li S,Ding M,Cai C.A new roadmap constitution method based on fividing grid and level-set[C]//Intelligence Information Processing and Trusted Computing(IPTC),2010International Symposium on.IEEE,2010:647-650.
[7]Kavraki L E,Svestka P,Latombe J C,et al.Probabilistic roadmaps for path planning in high-dimensional configuration spaces[J].Robotics and Automation,IEEE Transactions on,1996,12(4):566-580.
[8]Kavraki L E,Kolountzakis M N,Latombe J C.Analysis of probabilistic roadmaps for path planning[J].Robotics and Automation,IEEE Transactions on,1998,14(1):166-171.
[9]Siméon T,Laumond J P,Nissoux C.Visibility-based probabilistic roadmaps for motion planning[J].Advanced Robotics,2000,14(6):477-493.
[10]Nissoux C,Siméon T,Laumond J P.Visibility based probabilistic roadmaps[C]//Intelligent Robots and Systems,1999.IROS'99.Proceedings.1999IEEE/RSJ International Conference on.IEEE,1999,3:1316-1321.
[11]Lulu L,Elnagar A.A comparative study between visibility-based roadmap path planning algorithms[C]//Intelligent Robots and Systems,2005.(IROS 2005).2005IEEE/RSJ International Conference on.IEEE,2005:3263-3268.
[12]Kennedy J,Eberhart R C.Particle swarm optimization[C]//Proceedings of IEEE International Conference on Neutral Networks,Perth,Australia,1995:1942-1984.
[13]Shi Y H,Eberhart R C.A modified particle swarm optimizer[C]//IEEE International Conference of Evolutionary Computation,Anchorage,Alaska, May 1998.
[14]Shi Y H,Eberhart R C.Parameter selection in particle swarm optimization[C]//Annual,1998.
[15]Clerc M,Kennedy J.The particle swarm-explosion,stability,and convergence in a multidimensional complex space[J].Evolutionary Computation,IEEE Transactions on,2002,6(1):58-73.