基于改進(jìn)蜣螂算法的無人機(jī)航跡規(guī)劃

摘 要：針對無人機(jī)航跡規(guī)劃求解計算量大、收斂難等問題，提出了一種融入了混沌映射和萊維飛行的多策略蜣螂優(yōu)化（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ Ｌｅｖｙ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｕｎｇ Ｂｅｅｔｌｅ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ，ＰＬＤＢＯ） 算法的航跡規(guī)劃方法。建立了三維任務(wù)空間模型和無人機(jī)路徑規(guī)劃成本函數(shù)，將路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為多維函數(shù)優(yōu)化問題。對蜣螂優(yōu)化（Ｄｕｎｇ Ｂｅｅｔｌｅ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ，ＤＢＯ） 算法調(diào)用Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ 混沌映射，改變其初始化過程，增強(qiáng)種群的多樣性，加快收斂速度。引入黃金正弦改進(jìn)滾球蜣螂位置更新公式，有效協(xié)調(diào)了全局搜索能力與局部挖掘能力，加快了收斂速度。在小偷蜣螂位置更新公式引入Ｌｅｖｙ 策略，增強(qiáng)算法跳出局部最優(yōu)的能力。引入了一種具有策略自適應(yīng)的橫向交叉，提高了算法的收斂精度，增強(qiáng)了全局尋優(yōu)能力。通過將提出的改進(jìn)算法在知名的１５ 個經(jīng)典基準(zhǔn)函數(shù)上比較，全面驗證了ＰＬＤＢＯ 算法的優(yōu)越性，并應(yīng)用于航跡規(guī)劃問題求解。仿真結(jié)果表明，ＰＬＤＢＯ算法能獲得更可行、更高效的路徑。

關(guān)鍵詞：蜣螂優(yōu)化算法；混沌映射；黃金正弦；Ｌｅｖｙ 飛行；水平交叉策略；航跡規(guī)劃

中圖分類號：ＴＰ１８；Ｖ２４９ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

文章編號：１００３－３１０６（２０２４）１０－２４１２－１３

０ 引言

無人機(jī)作為一種具有自主飛行能力的飛行器，具有避免人員傷亡、可操作性強(qiáng)、持續(xù)高強(qiáng)度作戰(zhàn)、成本相對較低、體積較小等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場偵察、攻擊地面目標(biāo)等軍事領(lǐng)域，以及農(nóng)業(yè)作業(yè)、物資分發(fā)和地形測繪等民用領(lǐng)域［１］。隨著無人機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和普及，無人機(jī)路徑規(guī)劃成為研究熱點(diǎn)［２］。