基于Multi-Agent系統(tǒng)的多UAV實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電子技術(shù)的快速發(fā)展，促使了現(xiàn)代戰(zhàn)爭發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變，以各種各樣功能各異的無人機(jī)為主角的天空已經(jīng)成為戰(zhàn)爭的一個(gè)主戰(zhàn)場，無人機(jī)集群協(xié)同合作完成復(fù)雜的軍事任務(wù)將成為必然。
　　隨著近年來分布式系統(tǒng)的運(yùn)用越來越廣泛，將廣義分配問題應(yīng)用到分布式系統(tǒng)中以達(dá)到解決問題的目的已經(jīng)成為了一種必然。快速擴(kuò)展隨機(jī)樹近年來在解決軌跡規(guī)劃和路徑規(guī)劃問題中顯示出了良好的應(yīng)用前景。
　　本文針對這一背景對多 UAV實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，結(jié)合Mu

2、lti-Agent技術(shù)，將路徑規(guī)劃問題看作是一個(gè)分布式的廣義分配問題，并結(jié)合這一思想優(yōu)化RRT算法所生成的路徑，以實(shí)現(xiàn)多UAV的實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃。
　　文章首先描述了有關(guān)無人機(jī)路徑規(guī)劃的相關(guān)問題，分析了多UAV路徑規(guī)劃的意義，闡述了路徑規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀，并對分布式系統(tǒng)中的廣義分配問題做了分析。
　　而后，根據(jù)多 UAV實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃的需求，提出了在 Multi-Agent系統(tǒng)中基于D-GAP問題框架下并結(jié)合經(jīng)典的RRT搜索算

3、法的多UAV實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃框架，將UAV和環(huán)境中的各種約束均抽象成為agent，在基于D-GAP模型的框架下，通過一組分布式網(wǎng)絡(luò)化約束agent對UAV agent利用RRT算法生成的待檢測飛行路徑進(jìn)行約束檢測。當(dāng)約束agent接收到UAV agent傳遞的path后，將各agent中存儲(chǔ)的不可行路徑點(diǎn)及其優(yōu)先級作為傳遞順序的依據(jù)，盡快遍歷全部約束agent。將滿足全部約束的可行解返回給UAV agent。如果path無法滿足某一約束，則

4、當(dāng)前約束agent終止path的檢測，標(biāo)注不滿足路徑點(diǎn)，同時(shí)返回給UAV agent進(jìn)行修改，并將不滿足約束的路徑點(diǎn)回溯給該路徑所經(jīng)過的約束agent進(jìn)行學(xué)習(xí)、建立決策模型。以此從 RRT算法所生成的若干路徑中選擇能快速通過 Multi-Agent系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路徑，并選出其中最優(yōu)的路徑送入團(tuán)隊(duì)agent中進(jìn)行團(tuán)隊(duì)約束檢測，如果路徑無法滿足團(tuán)隊(duì)間的約束，則依據(jù)定義好的UAV任務(wù)優(yōu)先級選擇飛行路徑進(jìn)行修改。如果無法消除UAV間的約束沖突，則系

5、統(tǒng)無解。如果所有UAV的飛行路徑滿足團(tuán)隊(duì)間約束，則產(chǎn)生一組飛行路徑可行解向量pathList，完成整個(gè)路徑規(guī)劃過程。
　　在該框架中充分發(fā)揮了Multi-Agent系統(tǒng)的并行化特點(diǎn)，加載了D-GAP框架的Multi-Agent系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)快速地對RRT所生成的路徑進(jìn)行檢測，并根據(jù)各agent的回溯情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，以加快對以后路徑的檢測速度。
　　最后，本文通過上述框架實(shí)現(xiàn)了多UAV實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)仿真結(jié)果表明了