基于多策略高尔夫优化算法的无人机三维航迹规划

作     者：孙博 章文鹏 吴泽萱 苏烨博 魏明 

作者机构：中国民航大学民航航班广域监视与安全管控技术重点实验室 中国民航大学空中交通管理学院 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：教育部人文社科项目(20YJCZH176) 民航航班广域监视与安全管控技术重点实验室开放基金(202203,202205) 

主　　题：无人机 三维航迹规划 高尔夫优化算法 混沌映射 黄金正弦算法 柯西变异 

摘      要：考虑动态限制区、无线电干扰、障碍物、无人机性能等因素，根据任务的起讫点和计划时间，建立一种无人机(Unmanned aerial vehicle， UAV)三维航迹规划问题的数学模型，确定无人机航迹和实际出发时间，追求航迹长度成本、飞行高度成本、威胁成本和平滑成本最少。根据问题特征，设计求解该问题的多策略高尔夫优化算法( Multi-Strategy Golf Optimization Algorithm， MSGOA)，利用Sine映射产生更具多样性的初始种群，在算法的探索阶段融合Piecewise混沌映射和黄金正弦策略以扩大算法的全局探索能力，在算法的开发阶段使用柯西变异策略以增加算法局部寻优能力。将本文改进算法与其他五种主流群智能算法在10个标准测试函数进行求解对比，证明改进算法的有效性。最后，以中国香港的真实数字高程模型地图(Digital Elevation Model， DEM)为例，剖析不同参数的变化对最佳无人机三维航迹的影响，并对比不同算法在该问题上的求解性能差异，从而证明模型和算法的优越性。