面向时变不确定水下环境高效AUV路径规划的差分进化算法

本研究探讨了复杂湍流水下环境中的AUV三维路径规划问题，其中考虑了静态流图数据以及不确定的静态-移动时变障碍物。AUV路径规划对这种强变异性的鲁棒性已知是一个复杂的NP难问题，并且被视为确保航行器安全部署的关键问题。高效进化技术在解决路径规划问题的NP难复杂性方面具有巨大潜力，其作为比其它方法更强大快速的算法。出于本研究目的，采用差分进化（Differential Evolution, DE）技术来解决真实水下环境中的AUV路径规划问题。本文设计的路径规划器能够提取真实地图的可行区域以确定允许的部署空间，其中考虑了海岸区域、岛屿、静态/动态障碍物以及海流，并以较小的计算时间提供高效路径。实验分析所得结果证明了所提方案在增强航行器路径规划能力以应对不期望海流、利用有益海流以及实时避免碰撞边界方面的固有鲁棒性和极高效率。所提方法还具有灵活性，并严格遵守航行器的运动约束以抵抗海流不稳定性。