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部落竞争与成员合作算法(CTCM)求解多个无人机协同路径规划(可以自定义无人机数量及起始点),MATLAB代码

时间:2025-01-10 19:57:45浏览次数:3  
标签:end 自定义 路径 start location 无人机 model CTCM

一、部落竞争与成员合作算法

部落竞争与成员合作算法(Competition of tribes and cooperation of members algorithm,CTCM)由 Chen Zuyan等人于2024年提出的一种智能优化算法。该算法受古代部落之间竞争及其合作行为的启发而得。
参考文献:
[1]Zuyan Chen, Shuai Li, Ameer Tamoor Khan, Seyedali Mirjalili,
Competition of tribes and cooperation of members algorithm: An evolutionary computation approach for model free optimization,
Expert Systems with Applications,Volume 265,2025,125908,ISSN 0957-4174,
https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024.125908.

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_46204734/article/details/144928707

二、无人机(UAV)三维路径规划

单个无人机三维路径规划数学模型参考如下文献:

Phung M D , Ha Q P . Safety-enhanced UAV Path Planning with Spherical Vector-based Particle Swarm Optimization[J]. arXiv e-prints, 2021.

每个无人机的目标函数由路径长度成本,安全性与可行性成本、飞行高度成本和路径平滑成本共同组成:

2.1路径长度成本

路径长度成本由相邻两个节点之间的欧氏距离和构成,其计算公式如下:
在这里插入图片描述

2.2路径安全性与可行性成本

在这里插入图片描述

路径安全性与可行性成本通过下式计算:

在这里插入图片描述

2.3路径飞行高度成本

在这里插入图片描述

飞行高度成本通过如下公式计算所得:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.4路径平滑成本

在这里插入图片描述

投影向量通过如下公式计算:

在这里插入图片描述

转弯角度的计算公式为:
在这里插入图片描述

爬坡角度的计算公式为:

在这里插入图片描述

平滑成本的计算公式为:
在这里插入图片描述

2.5总成本(目标函数)

在这里插入图片描述

总成本由最优路径成本,安全性与可行性成本、飞行高度成本和路径平滑成本的线性加权所得。其中,b为加权系数。

三、实验结果

在三维无人机路径规划中,无人机的路径由起点,终点以及起始点间的点共同连接而成。因此,自变量为无人机起始点间的各点坐标,每个无人机的目标函数为总成本(公式9)。本文研究3个无人机协同路径规划,总的目标函数为3个无人机的总成本之和。

%% 第一个无人机 起始点
start_location = [120;200;100];
end_location = [800;800;150];
ModelUAV(1).model.start=start_location;
ModelUAV(1).model.end=end_location;
%% 第二个无人机 起始点
start_location = [400;100;100];
end_location = [900;600;150];
ModelUAV(2).model.start=start_location;
ModelUAV(2).model.end=end_location;
%% 第三个无人机 起始点
start_location = [200;150;150];
end_location =[850;750;150];
ModelUAV(3).model.start=start_location;
ModelUAV(3).model.end=end_location;
%% 第四个无人机 起始点
start_location = [100;100;150];
end_location = [800;730;150];
ModelUAV(4).model.start=start_location;
ModelUAV(4).model.end=end_location;
%% 第5个无人机 起始点
start_location = [500;100;130];
end_location = [850;650;150];
ModelUAV(5).model.start=start_location;
ModelUAV(5).model.end=end_location;

figure
plot(Convergence_curve,'LineWidth',2)
xlabel('Iteration');
ylabel('Best Cost');
grid on;

五个无人机:地图1

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
五个无人机:地图2

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
六个无人机:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

四、完整MATLAB代码见下方名片

标签:end,自定义,路径,start,location,无人机,model,CTCM
From: https://blog.csdn.net/weixin_46204734/article/details/145043152

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