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Adaptive Q-Learning Grey Wolf Optimizer for UAV Path Planning
DOI:10.3390/drones9040246.png)
摘要
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路径规划对于安全高效地引导无人驾驶航空器(UAVs)朝向作业目标至关重要。通常,这是一个复杂的多约束、非线性优化问题,元启发式算法常被用于解决该问题。灰狼优化算法(GWO)是解决此类问题的最流行算法之一。然而,标准GWO存在若干局限性,如早熟收敛、易陷入局部最小值以及对动态环境的不适应性,这是由于其缺乏自适应学习机制。本研究提出一种基于Q学习的GWO算法(QGWO)以解决上述问题。QGWO引入了四个关键特性:基于Q学习的自适应收敛因子、分段参数化位置更新策略、用于保持种群多样性的长跳机制以及替换非主导狼以增强探索能力。此外,贝叶斯优化算法被用于设置QGWO的参数以提升性能。为评估QGWO的质量和鲁棒性,在IEEE CEC 2022基准函数上进行了广泛的数值和仿真实验,并与标准GWO及其若干近期变体进行了比较。在路径规划仿真中,QGWO将路径成本降低27.4%,提高收敛速度19.06%,并将曲线下面积(AUC)降低23.8%,优于标准GWO,实现了最优轨迹。结果表明,QGWO是动态环境下UAV路径规划的高效可靠算法。
Keyword:
grey wolf optimization (GWO)
path planning
unmanned aerial vehicle (UAV)
q-learning
期刊
D
IF:
4.8
论文数:
4.0K
被引数:
8.3K
机构
引用论文
From PID to swarms: A decade of advancements in drone control and path planning - A systematic review (2013-2023)从PID到蜂群: 无人机控制和路径规划十年的进步-系统综述 (2013-2023)
An Improved Grey Wolf Optimizer Based on Tracking and Seeking Modes to Solve Function Optimization Problems
IEEE ACCESS
IF3.6

