Path planning and obstacle avoidance for auv: a review



Download 1,78 Mb.
Pdf ko'rish
bet7/24
Sana01.01.2022
Hajmi1,78 Mb.
#302313
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   24
Bog'liq
OceanEngineering2021-cheng

3.3. Differential evolution

Similar to the genetic algorithm, the differential evolutionary algo-

rithm is also a global optimization algorithm consisting of mutation,

crossover and selection operation (

Storn and Price

,

1997



). However,

different from the genetic algorithm, the mutation vector in differential

evolution is generated by the difference vector of the parent generation.

Besides, it intersects with the individual vector of the parent generation

to generate a new individual vector and directly selects with the indi-

vidual of the parent generation. Therefore, the differential evolution

algorithm is expected to be more effective than the genetic algorithm

in path planning.

To improve the performance of differential evolution algorithm in

AUV application, usually the cost function of the algorithm is modi-

fied in consideration of the kinematic constraints of the AUV model

shown in Section

2

. For example, in order to adapt to the complex



environments of AUV path planning,

Zhang et al.

(

2014


) proposed an

adaptive differential evolutionary algorithm. In their method, the cost

function with penalty method takes the curvature constraint caused by

AUV model, path length and energy consumption into account, which

was used to adjust the algorithm’s parameters adaptively according

to the position and size of the obstacles.

Li et al.

(

2014a



) applied

the differential evolution algorithm to the obstacle avoidance task of

AUV. They first classified the obstacles and constructed an avoidance

function with the differential evolution algorithm. They verified the

proposed method by conducting experiments with single and multiple

obstacles on a simulation platform. In addition,

Mahmoud et al.

(

2018



)

used a differential evolution algorithm to optimize the control points of

B-spline generation, which enables AUV to effectively deal with various

obstacles in three-dimensional space. In their method, the penalty

method defined in the cost function takes into account the kinematic

constraints of the AUV on surge, sway, yaw and pitch components, as

well as the constraints on the depth maneuver. In their experiments,

the AUV path planning based on differential evolution algorithm can

make full use of the expected current to deal with the unexpected

current interference. However, the parent individuals generated by the

algorithm are not optimized and the computational efficiency is low.

3.4. Particle swarm optimization

Particle swarm optimization is an evolutionary computing tech-

nique based on random population (

Eberhart and Kennedy

,

1995


),

which is derived from the study of birds’ foraging behavior. When birds

are looking for food, they do not know the specific location of food,

but only know their current locations and the distance from food. Their

search strategy is to find the bird closest to food and walk with it (

Patle


et al.

,

2019



). The flow chart of a particle swarm optimization algorithm

is shown in

Fig. 5

. In


Fig. 5

, ‘‘Pbest’’ is called the individual extremum,

which means the optimal solution found by a particle, and ‘‘Gbest’’

means the optimal solution in the whole particle swarm, namely the

global extremum. The whole process of the particle swarm optimization

algorithm is to use information of the current position X and velocity

V of particles, ‘‘Pbest’’ and ‘‘Gbest’’ to iterate until an optimal solution

is found.

Particle swarm optimization and its most important variant — quan-

tum particle swarm optimization (

Sun et al.

,

2004



) have been widely

applied in various path planning tasks of AUV. For example,

Yang

and Zhang



(

2009


) proposed an adapted inertia-weight particle swarm

optimization algorithm, in which the update of each particle changes

with the evolution of the population. The proposed method considers

the speed and direction of the current in the fitness function of the

algorithm, which not only completes the obstacle avoidance for AUV,

but also enables AUV to work in the presence of strong currents.

Tang

et al.


(

2010


) applied the particle swarm optimization algorithm to

path planning of AUV in 3D environments. In their method, the 3D

space is sliced for dimension reduction, and a path effective function is




Download 1,78 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   24




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish