王海波1 王子豪1 程华镇2 林科2 陈宁宁1,2 曾伟良3
1. 广东工业大学 土木与交通工程学院,广东 广州 510006;
2. 广东振业优控科技股份有限公司,广东 中山 528400;
3. 广东工业大学 自动化学院,广东 广州 510006
WANG Haibo1 WANG Zihao1 CHENG Huazhen2* LIN Ke2 CHEN Ningning1,2 ZENG Weiliang3
1. School of Civil and Transportation Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, Guangdong, China;
2. Zhenye Uctrl Technology Corp. Ltd., Zhongshan 528400, Guangdong, China;
3. School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, Guangdong, China
摘要:
针对无人机在复杂三维风场环境中的路径规划问题,本文提出了一种改进的Q-Learning路径规划算法。研究构建一个综合奖励函数的分层复合机制,该机制考虑了风速、风向、路径平滑度、高度及边界限制等因素,以引导智能体在飞行距离与环境代价之间寻求全局最优解。在六组具有不同拓扑特征的风场场景中进行了仿真验证。结果表明,与传统算法相比,尽管该算法规划出的路径几何长度略有增加,但累计风速消耗显著降低,有效规避了强逆风和高风速区域。同时,所规划路径的平滑度大幅提升,轨迹拐点数量较传统算法减少,更符合无人机运动学约束。收敛性分析显示,该算法在约2000次迭代后即可实现稳定收敛。研究证实,该方法具备在非稳态风场中实现安全、高效且自适应路径规划的能力。