智能航迹规划算法研究现状与展望
2021-01-12谢凯利杨海涛谢海平
兵器装备工程学报 2020年12期
谢凯利,杨海涛,谢海平
(航天工程大学, 北京 101416)
航迹规划是指在给定的约束条件下,基于某种性能指标求取运动物体从初始点到目标点的最优运动轨迹[1]。60年代,航迹规划的研究主要基于数学理论,经过几十年的发展,航迹规划算法已十分丰富,并逐步应用于无人机、导弹、机器人等领域[2-6]。目前,对航迹规划的研究主要由规划环境建模和优化搜索两部分组成。
在规划环境建模上,由于实际的空间环境比较复杂,为降低求解问题的规模,通常根据几何学原理,按照特定的规则对规划空间进行结构划分,常用的划分方法包括单元分解法、路标图法、势场法等。针对航迹规划存在约束条件多、复杂性强、时效性高、规划领域大、难以直接求解等特征,近年来国内外学者提出了许多不同的规划搜索方法[7],大多数是转化为状态空间的路径搜索问题,利用搜索算法获得最优解。按照规划策略,可将航迹规划算法分为传统经典算法和智能优化算法。Dijkstra算法、人工势场法等传统算法已经发展成熟,对于小规模以及简单的空间环境,在获取最优航迹方面具有明显优势。但当空间环境规模增大时,传统算法的时间呈指数倍增长,而智能优化算法在提高航迹搜索效率方面有着较好表现。其中,遗传算法[8]、模拟退火算法[9]、粒子群算法[10]、神经网络算法[11]等,是航迹规划技术中较为常用的一些智能算法,对解决实际规划问题具有重要意义。
下面将从传统经典算法和智能规划算法两方面,对现有航迹规划算法进行综述,同时对未来航迹算法的研究重点和发展方向进行展望。……
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