Efficient Distributed 4D Spatiotemporal Path Planning for Multi-UAV Systems in Dynamic Environments

运动规划 计算机科学 分布式计算 路径(计算) 实时计算 计算机网络 机器人 人工智能
作者
Lingzhu Zhao,Xianchao Zhang,Xiaowei Fu,Y. Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Vehicular Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:75 (2): 2280-2296
标识
DOI:10.1109/tvt.2025.3604613
摘要

Path planning, a core technology in modern UAV systems, critically influences flight efficiency and mission success. For multi-UAV systems, it requires addressing flight efficiency, obstacle avoidance, and coordination in dynamic environments, presenting significant challenges. In this paper, we propose a distributed collaborative path planning method. Firstly, we develop a hybrid approach combining global optimization with online local replanning to meet spatiotemporal coordination and obstacle avoidance needs. Secondly, we formulate a distributed constraint optimization problem (DCOP) model to enable effective multi-UAV collaboration. Finally, we introduce an innovative Lunar Motion Optimizer (LMO) to compute UAV flight paths, enhanced by an adaptive population size reduction mechanism for improved efficiency. Simulation results demonstrate that the proposed distributed collaborative path planning method effectively generates safe four-dimensional (4D) flight paths for each UAV. LMO outperforms state-of-the-art algorithms in solution quality, stability, and computational efficiency. Benchmark tests further confirm the high scalability of LMO.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
盛夏完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
Ly关闭了Ly文献求助
2秒前
小小猪完成签到,获得积分10
3秒前
慕青应助xiao双月采纳,获得10
4秒前
星辰大海应助凝阳采纳,获得10
4秒前
hh关注了科研通微信公众号
5秒前
lalala应助Sugar采纳,获得10
6秒前
tc发布了新的文献求助10
6秒前
科研小白发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
爱小赛发布了新的文献求助10
7秒前
小马发布了新的文献求助10
8秒前
韩天宇发布了新的文献求助30
9秒前
Source发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
爆米花应助冷静雨南采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
xiao双月发布了新的文献求助10
16秒前
shutong发布了新的文献求助10
17秒前
若什么至完成签到,获得积分10
18秒前
老李发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
上官若男应助称心热狗采纳,获得10
19秒前
keyan发布了新的文献求助10
19秒前
亮仔发布了新的文献求助10
20秒前
共享精神应助洋溢采纳,获得10
21秒前
文静宛儿完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
领导范儿应助Atlantic采纳,获得10
23秒前
Damy发布了新的文献求助50
23秒前
阳光宝贝发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
852应助无辜丹翠采纳,获得10
26秒前
lin完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
A Research Agenda for Law, Finance and the Environment 800
Development Across Adulthood 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
A Time to Mourn, A Time to Dance: The Expression of Grief and Joy in Israelite Religion 700
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6447815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8261010
关于积分的说明 17599407
捐赠科研通 5509719
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2902518
邀请新用户注册赠送积分活动 1879513
关于科研通互助平台的介绍 1720194