برنامه‌ريزي مسير پهپادها در فضاي سه بعدي مبتني بر الگوريتم بهينه‌سازي پروانه

تحقيقات بسياري در زمينه برنامه‌ريزي مسير به عنوان يكي از مهم‌ترين مسائل در پهپادها انجام شده است كه باتوجه به شرايط و محدوديت‌هاي موجود، نتايج مختلفي به همراه داشته است. در اين پژوهش از يك الگوريتم پيشنهادي موثر مبتني بر الگوريتم بهينه‌سازي پروانه استفاده شده كه داراي يك تابع مطلوبيت و قابليت بهينه‌سازي همزمان چند پاسخ است. وجه تمايز BOA نسبت به ساير الگوريتم‌هاي فراابتكاري آن است كه هر پروانه با تركيب اطلاعات به دست آمده از گيرنده‌هاي مختلف حسي‌، برازش منحصر به خود را در مسير توليد كرده و از اين جهت توانايي خوبي در حل مسائل چندهدفه دارد. در اين نوشتار از يك تابع هدف سه‌بعدي به منظور محاسبه طول كوتاه‌ترين مسير، شدت برخورد با موانع، جلوگيري از تصادم و افزايش توان عملياتي پهپاد كه تابعي از ميزان انرژي مصرف شده است، استفاده خواهد شد. همچنين مفهوم عامل پرتاب هوشمند استفاده شده در اين الگوريتم همزمان باعث جلوگيري از گير افتادن در بهينه‌هاي محلي و افزايش سطح پوشش شبكه در فرايند مسيريابي مي‌شود. اين عامل پرتاب با استفاده از تكنيك‌هاي هندسي و منحني ميزان، مانع از برخورد پهپاد با موانع مي شود. عملكرد الگوريتم پيشنهادي با روش‌هاي كلوني مورچه و بهينه‌سازي ازدحام ذرات به عنوان كاربردي‌ترين الگوريتم‌هاي فراابتكاري مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهد، الگوريتم BOA در مقايسه با دو الگوريتم ديگر، در بهترين حالت، داراي كمترين هزينه و در بدترين حالت، دومين كمترين هزينه را داشته است. هم‌چنين BOA از نظر مدت زمان اجرا و مقدار بهينه تابع برازش، به نسبت دو الگوريتم ديگر عملكرد بهتري دارد.