基于改进人工鱼群算法的城市物流无人机航线规划

摘要

为了安全、高效地解决物流无人机（UAV, unmanned aerial vehicle）三维空间航线规划问题，首先，本文在考虑空间避障和地面人口密度的基础上通过改进栅格法对规划环境进行建模，以航程代价、栅格风险值代价和高度调整代价之和最小作为目标函数建立物流UAV航线规划模型，并根据UAV性能设置约束条件。其次，对标准人工鱼群算法（AFSA, artificial fish swarm algorithm）进行改进，增加鱼群跳跃行为和栅格禁忌表，利用改进AFSA对模型进行求解。最后，通过仿真算例将改进后的AFSA与其他3种算法进行了对比并对改进后的AFSA进行了参数灵敏度分析。结果表明：改进后的AFSA在收敛速度上优于其他3种算法，相对于标准AFSA收敛时间降低了9.9%；设置较大的感知范围参数值，航线规划效率更高，在设置步长参数时则需要根据规划环境进行调整。改进后的AFSA可为提升物流UAV三维空间航线规划效率提供借鉴。

关键词

物流无人机(UAV) / 航线规划 / 人工鱼群算法(AFSA) / 栅格风险值