基于多群体蚁群算法的多无人机协同搜索方法研究

发布时间：2025-05-08 04:33

　　无人机在现代化的生活中扮演着越来越重要的角色,逐步完成从军用到民用,从功能单一到功能多样化,从单无人机到多无人机协同工作的转变。多无人机协同目标搜索是无人机研究领域的重要研究内容,既属于无人机航迹规划领域的研究范畴,又属于多智能机器人协同工作的研究领域。作为“飞行机器人”,多无人机协同工作在人工智能领域占据着不可或缺的位置,在军事战争中协同攻击、森林火灾中区域监视、抗震救灾中物品投放、农业管理中喷洒药物、快递物流中物件运送等领域均有应用。在多无人机协同目标搜索中,各个无人机如何更好的协同工作,提高搜索效率,降低搜索代价,显得尤为重要。本文首先介绍了多无人机协同目标搜索的研究背景、意义及其它相关方面的研究,包括蚁群算法的原理、应用等。通过使用蚁群算法解决了单个无人机目标搜索问题,进而提出采用多群体蚁群算法解决多无人机目标搜索问题,增加动态目标收益与协同等功能,设计出整个算法流程。本文中的多群体蚁群算法,同一个蚁群群体中蚂蚁之间信息素具有引导启发的作用,不同蚁群群体之间信息素具有排斥的作用,兼具有正负反馈机制,更加适用于多目标组合优化问题。采用轮盘赌选择法,既尽可能的选择含有目标的概率大的方...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及其意义
    1.2 国内外的应用研究现状
    1.3 国内外相关文献研究
    1.4 论文的研究内容和框架
    参考文献
第二章 无人机目标搜索与蚁群算法
    2.1 引言
    2.2 目标搜索问题的提出
        2.2.1 基本的目标搜索问题
        2.2.2 多无人机协同目标搜索问题
    2.3 无人机目标搜索设计理念
        2.3.1 单无人机目标搜索设计理念
        2.3.2 多无人机目标搜索设计理念
    2.4 蚁群算法
        2.4.1 蚁群算法的基本原理
        2.4.2 蚁群算法的一些特征
        2.4.3 蚁群算法的数学模型
        2.4.4 蚁群算法的基本步骤
        2.4.5 多态群蚁群算法
        2.4.6 蚁群算法的相关研究及应用
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 基于多群体蚁群算法的多无人机协同目标搜索方法优化设计
    3.1 引言
    3.2 轮盘赌选择法
        3.2.1 轮盘赌选择法的原理及意义
        3.2.2 轮盘赌选择法的基本步骤
    3.3 基于多群体蚁群算法的多无人机协同搜索优化方法概述
        3.3.1 多蚁群算法求解问题的背景及意义
        3.3.2 多群体蚁群算法求解多无人机目标搜索问题的思路
    3.4 多群体蚁群算法的协同目标搜索方法
        3.4.1 搜索环境建模
        3.4.2 状态转移函数
        3.4.3 轮盘赌选择法的作用和设计方法
        3.4.4 信息素设计及更新规则
        3.4.5 目标动态收益的设计
        3.4.6 多无人机协同目标搜索时的时间协同与空间协同
        3.4.7 两种不同的多群体蚁群协同搜索策略
        3.4.8 改进的多群体蚁群算法目标搜索整体实现步骤及流程
    3.5 禁飞区策略
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 实验仿真与性能对比分析
    4.1 引言
    4.2 基于蚁群算法的单个无人机目标搜索仿真实验
    4.3 无协同功能的多无人机目标搜索仿真实验
    4.4 改进的多群体蚁群算法的多无人机协同目标搜索仿真实验
    4.5 在禁飞区环境下的仿真实验
    4.6 对比实验与分析
    4.7 本章小结
    参考文献
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢



本文编号：4044327