基于改進(jìn)蟻群算法的無人機(jī)三維航跡規(guī)劃研究*

趙冬梅 周 波 宋 陽 周國軍

（海軍大連艦艇學(xué)院基礎(chǔ)部 大連 116018）

1 引言

無人機(jī)（UAV）結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，安全性好，適用于執(zhí)行偵察、攻擊和評估等軍事任務(wù)。2020年1 月3 日，美國出動無人機(jī)在巴格達(dá)機(jī)場附近暗殺前伊斯蘭革命衛(wèi)隊圣城軍指揮官蘇萊曼尼［1］。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在未來戰(zhàn)場上，無人機(jī)將大顯身手，成為陸、海、空戰(zhàn)的主力。航跡規(guī)劃是無人機(jī)完成任務(wù)的前提，是無人機(jī)技術(shù)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。航跡規(guī)劃的目的是在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境中，在滿足一定的約束條件下，尋找一條從出發(fā)點到目標(biāo)點的最優(yōu)路徑［2］。目前，國內(nèi)外學(xué)者圍繞無人機(jī)的航跡規(guī)劃算法開展了大量研究［3］，主要分為Dijkstra算法［4］、模擬退火算法［5］和人工勢場法［6～7］等傳統(tǒng)經(jīng)典算法和遺傳算法［8］、粒子群優(yōu)化算法［9］和蟻群優(yōu)化算法［10～11］等現(xiàn)代智能算法。

相比于經(jīng)典算法，智能優(yōu)化算法以其概念簡明、實現(xiàn)方便、參數(shù)設(shè)置少、魯棒性強(qiáng)［12］等優(yōu)點越來越受到研究學(xué)者的青睞。文獻(xiàn)［13］采用基于時間和空間的信息素?fù)]發(fā)因子自適應(yīng)更新策略改進(jìn)蟻群算法，保證搜索范圍的同時加快了收斂速度；文獻(xiàn)［14］提出改進(jìn)變步長蟻群算法，兼顧較大的搜索區(qū)域和較少的迭代次數(shù)，提高算法的全局尋優(yōu)能力；文獻(xiàn)［15］將起始點和目的點的直線連線作為對角線劃定矩形區(qū)域，區(qū)別初始化區(qū)域內(nèi)和區(qū)域外的信息素濃度，利于減小搜索初期的盲目性，但沒有進(jìn)一步細(xì)化信息素差異；文獻(xiàn)［16］提出一種新的信息素更新機(jī)制，在迭代后期將每代最優(yōu)路徑長度引入信息素增量公式中，區(qū)分不同搜索時期的信息素更新，但以固定的迭代次數(shù)作為劃分依據(jù)，降低算法的靈活性；……