CN115951682B 一种考虑洋流存在条件下的带约束四目标auv全局路径规划方法 （河北工业大学）

WO2019164430A1,2019.08.29一种考虑洋流存在条件下的带约束四目标本发明属于AUV路径规划领域，公开了一种考虑洋流存在条件下的带约束四目标AUV全局路障碍物一定的安全距离和路径节点在所建立环径尽可能平滑以及充分利用洋流减少能量消耗的AUV航行路径。并使用具有更高选择压力和防止陷入局部最优特点的改进C_TAEA算法求解AUV21.一种考虑洋流存在条件下的带约束四目标AUV全局路径规划方法，其特征在于，包上式为Lamb涡流的数学表达式，通过多个粘性Lamb涡叠加的方持安全距离；Xupper,Yupper,Zupper为三维海洋环境模型在三个维度上的上界，Xlower(2)所规划路径中的路径节点应距离障碍物留有安全距离、路径节点要在所建立的三以最小化路径长度、最大化路径节点与障碍物之路径的平滑性、在洋流存在条件下最小化AUV能量消耗为优化目标分别构建对应的目标函3首先设置AUV航行的起点和终点坐标，生成N条从起点到终点的路条路径中的节点都是随机生成的；改进的C_TAEA算法和原算法一样仍为双存档演化算法，从第二次迭代到满足最大迭代次数，CA和DA都是从父代种群和子代在CA的更新过程中，先计算并集中的解的目标值和约束违4r,,在DA的更新过程中，将并集中的解划分到不同的子区域，力解来保证解的多样性，如果该子区域多余一个解则选择该子区域中适应度值最好的一个接着重复选择、交叉和变异操作直到满足最大迭代次数，改进的C_T5[0001]本发明属于AUV路径规划领域，具体为一种基于多目标演化算法的考虑洋流存在[0003]对AUV进行路径规划的首要难点是对海洋环境进行建模，对海洋环境建模是否合适的权重系数，所以将其转化为单目标问题是不[0005]海洋中的洋流如果合理利用会减少AUV航行过程中的能量消耗，反之则会起到负及降低AUV能量消耗四个目标之间存在冲突关系，一个目标得到优化可能会使其余目标变了一种考虑洋流存在条件下的带约束四目标AUV全[0008](1)在考虑洋流和海山或海丘形成的海底地形存在的条件下，建立带约束四目标6[0012]上式为Lamb涡流的数学表达式，通过多个粘性Lamb涡叠加的方式对洋流进行建丘保持安全距离；Xupper,Yupper,Zupper为三维海洋环境模型在三个维度上的上界，Xlower,[0016](2)所规划路径中的路径节点应距离障碍物留有安全距离、路径节点要在所建立规划路径的平滑性、在洋流存在条件下最小化AUV能量消耗为优化目标分别构建对应的目7[0031]首先设置AUV航行的起点和终点坐标，生成N条从起点到终点的路径作为初始种8)平滑以及充分利用洋流减少能量消耗的AUV航行路径。并使用具有更高选择压力和防止陷[0045]本发明为求解复杂海洋环境下AUV全局路径规划的方法，为了提高路径规划的准9[0056]本发明使用无人机飞行环境中山体的建模方法来模拟海洋环境中的海山或海[0065]在保证所规划路径节点不与障碍物相撞和在所建立三维[0071]路径安全性，通过计算路径中各路径节点与海底地形高[0073]其中zi为路径节点pi处的z坐标值(高度值)，Zi为pi处海山或者海丘的高度值。d[0075]如果一条路径各个节点形成的角度越大则路径越平滑，平滑的路径更有益于AUV[0079]AUV航行过程中的能量消耗与洋流存在着密切的关系，应尽可能顺流而行减少能aen为在第i段子路径上AUV速度与洋流速度的合成速度。[0086]采用改进的C_TAEA算法求解所建立的带约束的四目标AUV全局路径规划优化模[0097]基于可行率的自适应平衡收敛性和可行性方法的主要思想是通过种群中解的可行率将最小化违反约束值和最小化由切比雪夫聚合函数计算出的解的适应度值两个