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基于改进冲突搜索的多智能体路径规划算法 被引量:1
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作者 于连波 曹品钊 +2 位作者 石亮 连捷 王东 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期101-113,共13页
多智能体路径规划问题在航空航天领域的多机任务中应用广泛但求解困难。基于改进冲突搜索的算法被设计用来快速求解多智能体路径规划问题。全局路径规划方面,首先设计综合考虑路径代价总和以及最大完工时间的多目标代价函数,其次提出基... 多智能体路径规划问题在航空航天领域的多机任务中应用广泛但求解困难。基于改进冲突搜索的算法被设计用来快速求解多智能体路径规划问题。全局路径规划方面,首先设计综合考虑路径代价总和以及最大完工时间的多目标代价函数,其次提出基于唯一最短路径的冲突分类及消解方案,降低多智能体路径规划的计算量。在线冲突消解方面,利用速度障碍法在线检测和消解智能体与动态障碍物间的突发冲突。仿真结果表明,本文算法在全局路径规划方面保留基于冲突搜索算法的最优性并且降低了算法计算量,同时本文算法能够有效实现在线冲突检测与消解。 展开更多
关键词 多智能体路径规划 基于冲突搜索 冲突类型 冲突检测 冲突消解
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基于冲突搜索增强深度强化学习的多AGV路径规划方法
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作者 王亦晨 刘雪梅 《机电工程技术》 2024年第8期23-27,88,共6页
针对多自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)路径规划问题,以最小化总行程时间为目标,提出一种基于冲突搜索(Conflict-Based Search,CBS)算法增强的分布式独立Q学习(Independent Q-Learning,IQL)算法。首先,采用栅格图法构建环境地... 针对多自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)路径规划问题,以最小化总行程时间为目标,提出一种基于冲突搜索(Conflict-Based Search,CBS)算法增强的分布式独立Q学习(Independent Q-Learning,IQL)算法。首先,采用栅格图法构建环境地图,并对多AGV路径规划问题进行数学化描述,涵盖了AGV间的碰撞类型和问题的基本假设。随后,将问题转化为部分可观察马尔可夫决策过程(Partially Observable Markov Decision Process,POMDP),并详细定义了观测空间、动作空间及奖励函数。进一步地,采用异步优先级经验回放架构,将IQL方法扩展到分布式环境中,并通过CBS算法引导Q网络,优化AGV在拥挤环境中的决策过程。最后,根据不同AGV数量设计了与其他深度强化学习算法的对比实验,结果表明所提方法在成功率和平均步长关键性能指标上优于对照算法,从而证实了所提方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 基于冲突搜索 深度强化学习 多AGV 路径规划
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面向多无人车的目标点分配和协同路径规划算法
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作者 谷依田 张涛 +1 位作者 张亮 杨泰泓 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期263-274,共12页
针对多智能体路径搜索算法在非指定式多车协同路径规划问题中路径冗长,计算效率低等缺陷,提出协同目标点分配路径规划算法Nutcracker-CBS。首先构建紧耦合目标点分配MAPF框架,实现目标点分配和路径构建的联合寻优;针对目标点分配模块,... 针对多智能体路径搜索算法在非指定式多车协同路径规划问题中路径冗长,计算效率低等缺陷,提出协同目标点分配路径规划算法Nutcracker-CBS。首先构建紧耦合目标点分配MAPF框架,实现目标点分配和路径构建的联合寻优;针对目标点分配模块,提出改进的星鸦优化算法,增量式求解分配问题,缩短模块用时;针对路径构建模块,提出改进的MAPF算法,通过回退式约束构建机制,引入避碰路径估计的绕道机制和数据共享底层路径规划机制,提升效率和路径质量。数据集实验中,Nutcracker-CBS时耗相比SOTA算法减少90.37%;目标点分配模块求解耗时减少86.76%;MAPF模块6 s内构建100辆无人车路径,平均路径长度缩短6.058%。实际实验中路径总和与系统运行时长分别减少55.26%和61.29%,提升了多机器人系统的效率,降低了路径长度。 展开更多
关键词 协同路径规划 多智能体路径搜索 基于冲突的搜索 目标点分配
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基于多智能体算法的智慧无人仓布局设计及AGV调度优化研究
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作者 赵博阳 王雷 +2 位作者 黄康诚 周强 张康 《物流工程与管理》 2024年第5期18-20,52,共4页
智能物流是工业4.0的几大主题之一,而基于AGV系统的智能无人仓是现有技术下,物流仓储阶段智能化的一种可能形式。其中,无人仓布局和AGV调度策略都是影响无人仓技术成熟度的重要因素。考虑到无人仓布局与AGV调度策略相互影响的特征,通过... 智能物流是工业4.0的几大主题之一,而基于AGV系统的智能无人仓是现有技术下,物流仓储阶段智能化的一种可能形式。其中,无人仓布局和AGV调度策略都是影响无人仓技术成熟度的重要因素。考虑到无人仓布局与AGV调度策略相互影响的特征,通过将MAPF问题的研究成果与ALNS算法相结合设计AGV调度策略,实验研究了过道等布局要素对于无人仓吞吐效率的影响。实验结果表明,好的过道布局有益于提高无人仓内AGV的运行效率。 展开更多
关键词 无人仓布局 AGV调度 ALNS 基于冲突搜索 多智能体算法
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一种基于改进冲突搜索的多机器人路径规划算法
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作者 张洪琳 吴耀华 +1 位作者 胡金昌 张健 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1327-1335,共9页
针对智能仓储环境下多载位自主移动机器人集群拣选-配送路径规划问题,提出一种改进型基于冲突搜索的多智能体路径规划算法.在模型方面,采用多载位机器人替代KIVA机器人,建立以最小化拣选-配送时间以及无效路径比为目标的数学规划模型.... 针对智能仓储环境下多载位自主移动机器人集群拣选-配送路径规划问题,提出一种改进型基于冲突搜索的多智能体路径规划算法.在模型方面,采用多载位机器人替代KIVA机器人,建立以最小化拣选-配送时间以及无效路径比为目标的数学规划模型.在算法方面,首先,提出一种基于优先级规则的多智能体冲突消解加速策略;然后,设计基于动态规划的单机器人拣选序列优化算法;最后,设计考虑转向惩罚的增强A^(*)算法搜索机器人最优路径.实验结果表明:所提出模型与KIVA系统相比有较大优越性;所提出算法能够有效缩短拣选-配送时间、减少无效路径时间. 展开更多
关键词 多智能体路径规划 基于冲突的搜索 多载位机器人 冲突消解 最小路径时间 路径规划
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基于冲突分类与消解的多智能体路径规划算法设计 被引量:1
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作者 王东 于连波 +1 位作者 曹品钊 连捷 《导航定位与授时》 CSCD 2022年第5期56-66,共11页
多智能体路径规划应用广泛但求解困难。为更好地处理多智能体路径规划中的路径冲突问题,提高求解效率,将冲突进一步分类为相向顶点冲突和交叉顶点冲突,并提出了对应的消解方式。相向顶点冲突的消解方法采用提前添加约束的方式,避免在消... 多智能体路径规划应用广泛但求解困难。为更好地处理多智能体路径规划中的路径冲突问题,提高求解效率,将冲突进一步分类为相向顶点冲突和交叉顶点冲突,并提出了对应的消解方式。相向顶点冲突的消解方法采用提前添加约束的方式,避免在消解其冲突的过程中产生另一个可预见的冲突;交叉顶点冲突的消解方法采用寻找最佳等待时间的方式,在消解其冲突的同时消解其他存在的冲突。两种冲突消解方法均可减小约束树的规模,在一定程度上减少算法的计算量。并提出了基于冲突搜索算法的高层节点冲突搜索算法。实验结果表明,所提出的冲突分类及消解方式有效地减小了算法高层中约束树的规模,降低了算法计算量,并在智能体密集的环境下表现出更大的优势。 展开更多
关键词 多智能体路径规划 基于冲突搜索 路径冲突 冲突分类与消解
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基于改进CBS算法的自动化码头多AGV无冲突路径规划 被引量:3
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作者 周欣慈 朱瑾 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第9期2621-2625,2632,共6页
针对自动化集装箱码头上自动引导车(automated guided vehicle,AGV)数量增加导致冲突更频繁。提出一种改进的基于冲突的搜索(conflict based search,CBS)算法。底层采用基于曼哈顿距离的A算法,上层结合二叉树原理建立冲突树对AGV之间的... 针对自动化集装箱码头上自动引导车(automated guided vehicle,AGV)数量增加导致冲突更频繁。提出一种改进的基于冲突的搜索(conflict based search,CBS)算法。底层采用基于曼哈顿距离的A算法,上层结合二叉树原理建立冲突树对AGV之间的冲突进行规避。以最小化AGV在岸桥和堆场之间的总路径长度为目标,使用栅格法建立AGV路网模型。考虑AGV之间的点冲突与边冲突,将自动化码头多AGV无冲突路径规划问题规约为多智能体寻径问题。实验结果表明,所提出的算法在保证堵塞率为0%的前提下,缩短总路径长度并提高运算速度,验证算法的有效性。 展开更多
关键词 自动化码头 多自动导引车 多智能体路径规划 基于冲突的搜索算法
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带障碍物惩罚因子的多机器人路径规划
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作者 闫星宇 李大焱 +2 位作者 王妮娅 张凯翔 毛剑琳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期673-685,共13页
轻载环境中,复杂障碍物区域将引起机器人之间局部冲突加剧,进而导致路径求解效率下降,针对该问题,提出轻载环境下带障碍物惩罚因子的多机器人路径规划方法。在基于冲突搜索(conflict-based search,CBS)算法框架的下层单机规划过程中,通... 轻载环境中,复杂障碍物区域将引起机器人之间局部冲突加剧,进而导致路径求解效率下降,针对该问题,提出轻载环境下带障碍物惩罚因子的多机器人路径规划方法。在基于冲突搜索(conflict-based search,CBS)算法框架的下层单机规划过程中,通过对即将拓展机器人位置的周围障碍物分布类型进行判断,赋予与之对应的障碍物惩罚因子;对路径规划过程中的惩罚因子进行累加,作为单机规划的启发值对路径进行选取;结合CBS算法框架的上层冲突消解策略进行多机器人的路径规划与冲突协调。测试结果表明,在10%障碍物分布的轻载环境中,所提算法的求解时间约为CBS算法的81.38%~83.67%,二叉约束树(constraint tree,CT)拓展量为CBS算法的60.14%~71.66%。在Gazebo中仿真表明,所提方法可减小通过复杂障碍物区域的次数。 展开更多
关键词 轻载环境 多机器人路径规划 惩罚因子 基于冲突搜索算法 约束树
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基于改进CBS算法的多智能体路径规划
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作者 王卓然 文家燕 +1 位作者 谢广明 蒋文宇 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1336-1343,共8页
在基于冲突的搜索(conflict-based search,CBS)算法中,冲突的选择具有随机性,导致CBS算法在多智能体路径规划方面的求解效率不佳。为此,本文提出一种改进CBS算法的多智能体路径规划算法。首先,基于冲突子节点的相关信息,提出了一种新的... 在基于冲突的搜索(conflict-based search,CBS)算法中,冲突的选择具有随机性,导致CBS算法在多智能体路径规划方面的求解效率不佳。为此,本文提出一种改进CBS算法的多智能体路径规划算法。首先,基于冲突子节点的相关信息,提出了一种新的冲突选择策略;然后,为发挥新策略的优势和进一步减少算法的运行时间,采用基于神经网络的RankNet算法来学习新策略,从而得到一个训练好的排序模型;最后,利用训练好的排序模型为CBS算法选择冲突。通过设计实验对改进CBS算法进行仿真验证,结果表明,所提改进算法相比于已有的改进算法,能够有效提高算法的求解效率。 展开更多
关键词 多智能体 全局路径规划 基于冲突的搜索算法 改进基于冲突的搜索算法 机器学习 排序学习 RankNet算法 冲突选择策略
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动态冲突搜索的多无人车路径规划算法
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作者 唐嘉宁 颜衡 +2 位作者 陈云浩 和雪梅 闫搏远 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2023年第11期229-236,共8页
针对现有的冲突搜索算法(conflict-based search,CBS)及其变体存在搜索时间长、规划的路径不符合运动学约束等问题,提出一种动态CBS(dynamic CBS,DCBS)算法。引入次优因子提高CBS的搜索效率,并将CBS算法中的A^(*)路径搜索改进为混合A^(*... 针对现有的冲突搜索算法(conflict-based search,CBS)及其变体存在搜索时间长、规划的路径不符合运动学约束等问题,提出一种动态CBS(dynamic CBS,DCBS)算法。引入次优因子提高CBS的搜索效率,并将CBS算法中的A^(*)路径搜索改进为混合A^(*)搜索,使规划的路径更符合运动学约束;将路径距离加权系数和时间加权系数引入CBS算法的底层路径搜索中,以规划出快且短的路径。通过ROS平台进行仿真实验对比,结果表明:相比于前沿的ECBS算法,提出的DCBS算法规划的路径符合无人车运动学约束,路径规划的速度平均提高了47.06%,且路径总成本平均降低7.64%,能够有效提高多无人车的工作效率。 展开更多
关键词 混合A^(*)搜索 焦点搜索 多无人车路径规划 冲突搜索算法 动力学约束
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基于冲突搜索的数字战场多无人机路径规划与仿真 被引量:1
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作者 黄鼎勇 周芳 +2 位作者 路遥 朱峰 陈凯 《指挥信息系统与技术》 2022年第4期32-39,共8页
数字化战场环境下,合理规划多无人机的飞行路径是实现无人机自主控制的关键。为解决现有的基于冲突搜索(CBS)的多无人机路径规划算法存在的转弯过多和角度过大的问题,提出了一种改进的CBS算法。首先,对多无人机路径规划问题进行建模,并... 数字化战场环境下,合理规划多无人机的飞行路径是实现无人机自主控制的关键。为解决现有的基于冲突搜索(CBS)的多无人机路径规划算法存在的转弯过多和角度过大的问题,提出了一种改进的CBS算法。首先,对多无人机路径规划问题进行建模,并在优化目标中考虑了危险区域的威胁成本和飞行动作的转弯成本;然后,对CBS算法的2层搜索结构进行了描述;最后,在3个场景中进行了仿真试验。仿真试验表明,该算法能够在安全区域中防止无人机相互碰撞,并可获得转弯次数更少且更平滑的路径。 展开更多
关键词 多无人机 路径规划 基于冲突的搜索 数字战场
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