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【无人机三维路径规划】基于生物地理学算法实现复杂环境下无人机避障三维航迹规划附Matlab代码

时间:2024-01-15 来源: 浏览:

【无人机三维路径规划】基于生物地理学算法实现复杂环境下无人机避障三维航迹规划附Matlab代码

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内容介绍

无人机技术在近年来得到了快速发展,已经广泛应用于农业、航空、安全监测等领域。然而,随着无人机的使用场景越来越复杂,如何实现在复杂环境下的避障三维航迹规划成为了一个亟待解决的问题。本文将基于生物地理学算法,探讨在复杂环境下实现无人机避障三维航迹规划的方法和技术。

生物地理学算法是一种模拟生物在地理环境中的行为和适应能力的计算模型,通过模拟生物在复杂环境中的行为,可以有效地解决无人机在复杂环境下的避障问题。在实际应用中,我们可以将生物地理学算法应用于无人机的路径规划中,以实现在复杂环境下的避障三维航迹规划。

首先,我们需要构建一个适应于无人机的生物地理学算法模型。该模型需要考虑到无人机的飞行特性和环境的复杂性,以确保无人机能够在复杂环境中安全飞行。在模型构建过程中,我们需要考虑到无人机的飞行高度、速度、机动性等因素,以及环境中的障碍物、地形等因素,以确保生成的航迹能够有效地避开障碍物并安全地飞行。

其次,我们需要设计一个有效的路径规划算法,以实现在复杂环境下的无人机避障三维航迹规划。在路径规划算法设计过程中,我们可以借鉴生物地理学算法中的行为模式和适应能力,以确保无人机能够在复杂环境中灵活地避开障碍物并安全地飞行。同时,我们还需要考虑到无人机的飞行效率和能耗等因素,以确保生成的航迹能够在保证安全的前提下尽可能地节约能源。

最后,我们需要对设计的无人机避障三维航迹规划系统进行实地测试和验证。在实地测试过程中,我们需要考虑到不同环境条件下的无人机飞行情况,以验证设计的航迹规划系统在复杂环境下的可行性和有效性。通过实地测试和验证,我们可以进一步优化和改进设计的航迹规划系统,以适应不同环境条件下的无人机飞行需求。

综上所述,基于生物地理学算法实现复杂环境下无人机避障三维航迹规划是一个具有挑战性和前景的研究方向。通过构建适应于无人机的生物地理学算法模型、设计有效的路径规划算法,以及进行实地测试和验证,我们可以实现在复杂环境下的无人机避障三维航迹规划,为无人机在复杂环境中的应用提供技术支持和保障。希望本文的内容能够对相关领域的研究和实践工作有所帮助,推动无人机技术在复杂环境中的应用和发展。

部分代码

function DrawPic(result1, data ,str) figure plot3( data .S0(:, 1 )* data .unit( 1 ), data .S0(:, 2 )* data .unit( 2 ), data .S0(:, 3 )* data .unit( 3 ), ’o’ , ’LineWidth’ , 1.5 ,... ’MarkerEdgeColor’ , ’g’ ,... ’MarkerFaceColor’ , ’g’ ,... ’MarkerSize’ , 8 ) hold on plot3( data .E0(:, 1 )* data .unit( 1 ), data .E0(:, 2 )* data .unit( 2 ), data .E0(:, 3 )* data .unit( 3 ), ’h’ , ’LineWidth’ , 1.5 ,... ’MarkerEdgeColor’ , ’g’ ,... ’MarkerFaceColor’ , ’g’ ,... ’MarkerSize’ , 8 ) plot3(result1.path(:, 1 ).* data .unit( 1 ),result1.path(:, 2 ).* data .unit( 2 ),result1.path(:, 3 ).* data .unit( 3 ), ’-’ , ’LineWidth’ , 1.5 ,... ’MarkerEdgeColor’ , ’g’ ,... ’MarkerFaceColor’ , ’g’ ,... ’MarkerSize’ , 10 ) for i= 1 : data .numObstacles x= 1 + data .Obstacle(i, 1 ); y= 1 + data .Obstacle(i, 2 ); z= 1 + data .Obstacle(i, 3 ); long= data .Obstacle(i, 4 ); wide= data .Obstacle(i, 5 ); pretty= data .Obstacle(i, 6 ); x0=ceil(x/ data .unit( 1 ))* data .unit( 1 ); y0=ceil(y/ data .unit( 2 ))* data .unit( 2 ); z0=ceil(z/ data .unit( 3 ))* data .unit( 3 ); long0=ceil(long/ data .unit( 1 ))* data .unit( 1 ); wide0=ceil(wide/ data .unit( 2 ))* data .unit( 2 ); pretty0=ceil(pretty/ data .unit( 3 ))* data .unit( 3 ); [V,F] = DrawCuboid(long0, wide0, pretty0, x0,y0,z0); end legend( ’起点’ , ’终点’ , ’location’ , ’north’ ) grid on %axis equal xlabel( ’x(km)’ ) ylabel( ’y(km)’ ) zlabel( ’z(km)’ ) title([str, ’最优结果:’ , num2str(result1.fit)]) % figure % plot3( data .S0(:, 1 )* data .unit( 1 ), data .S0(:, 2 )* data .unit( 2 ), data .S0(:, 3 )* data .unit( 3 ), ’o’ , ’LineWidth’ , 2 ,... % ’MarkerEdgeColor’ , ’r’ ,... % ’MarkerFaceColor’ , ’r’ ,... % ’MarkerSize’ , 10 ) % hold on % plot3( data .E0(:, 1 )* data .unit( 1 ), data .E0(:, 2 )* data .unit( 2 ), data .E0(:, 3 )* data .unit( 3 ), ’h’ , ’LineWidth’ , 2 ,... % ’MarkerEdgeColor’ , ’r’ ,... % ’MarkerFaceColor’ , ’r’ ,... % ’MarkerSize’ , 10 ) % plot3(result1.path(:, 1 ).* data .unit( 1 ),result1.path(:, 2 ).* data .unit( 2 ),result1.path(:, 3 ).* data .unit( 3 ), ’-’ , ’LineWidth’ , 2 ,... % ’MarkerEdgeColor’ , ’k’ ,... % ’MarkerFaceColor’ , ’r’ ,... % ’MarkerSize’ , 10 ) % for i= 1 : data .numObstacles % x= 1 + data .Obstacle(i, 1 ); % y= 1 + data .Obstacle(i, 2 ); % z= 1 + data .Obstacle(i, 3 ); % long= data .Obstacle(i, 4 ); % wide= data .Obstacle(i, 5 ); % pretty= data .Obstacle(i, 6 ); % % x0=ceil(x/ data .unit( 1 ))* data .unit( 1 ); % y0=ceil(y/ data .unit( 2 ))* data .unit( 2 ); % z0=ceil(z/ data .unit( 3 ))* data .unit( 3 ); % long0=ceil(long/ data .unit( 1 ))* data .unit( 1 ); % wide0=ceil(wide/ data .unit( 2 ))* data .unit( 2 ); % pretty0=ceil(pretty/ data .unit( 3 ))* data .unit( 3 ); % [V,F] = DrawCuboid(long0, wide0, pretty0, x0,y0,z0); % end % legend( ’起点’ , ’终点’ , ’location’ , ’north’ ) % grid on % xlabel( ’x(km)’ ) % ylabel( ’y(km)’ ) % zlabel( ’z(km)’ ) % title([str, ’最优结果:’ , num2str(result1.fit)]) end

⛳️ 运行结果

参考文献

程序参考以下中文EI期刊,程 序注释清晰,干货满满

[1]刘艳,李文波,刘新彪,等.复杂环境下无人机三维航迹规划及避障算法[J].电光与控制, 2023, 30(5):93-98.

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1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合

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