基于势场增强烟花算法的二维全局路径规划

作者：孙鹏耀; 黄炎焱^*; 王凯生

来源：兵工学报, 2023, 1-17.

• 全局路径规划
• 烟花算法
• 势函数
• 动态维数
• 交叉变异

高质量路径是未来无人自主作战的重要前提，针对复杂障碍环境下路径规划问题，提出基于势场增强烟花算法(PFWA)的路径规划方法。建立规划空间模型与动态维数路径描述模型，设立包含可行性因素与长度因素的目标函数，将路径规划问题转化为最优化问题；设计动态维数烟花初始化与维度增删操作，使相邻维度个体满足距离约束；提出基于障碍空间信息的爆炸幅度计算方法和连续维度选择方法，生成改进爆炸火花，提高全局搜索能力；引入势场引导策略，生成势场增强爆炸火花，让所选维度在合力方向上多次搜索，提高局部优化能力；采用交叉组合策略生成变异火花，并对超出规划空间的维度个体进行删减操作，提高多样性烟花高效产生能力；提出基于余弦相似度的双层锦标赛选择策略，提高烟花特征延续能力。采用相同基准函数，将PFWA与烟花算法(FWA)、粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行对比，结果表明PFWA的优化性能更强；在相同复杂障碍环境下进行多次路径规划仿真实验，验证了PFWA中各个模块的有效性，与PSO、GA、A*算法相比，PFWA在规划成功率、路径长度、路径光滑度、结果鲁棒性等方面均有优势；PFWA在二维全局路径规划问题上具有有效性与优越性。

• 单位
  南京理工大学; 自动化学院