机械工程学报

作者：赵靖, 王伟达, 杨超, 李颖, 项昌乐, 向真, 昌磊

单位：1. 北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081;2. 北京理工大学重庆创新中心 重庆 401122

关键词：飞行车辆,多模态路径规划,博弈学习,运行距离,路径能耗；

基金：国家自然科学基金资助项目(51975048，52102449)。

凭借着空地多域协同运行的特点，飞行车辆的路径规划问题扩大到了三维空间，有效提高任务完成的效率。传统的路径规划算法不再满足飞行车辆多模态三维路径的规划需求。因此，一种基于博弈学习兼顾车辆运行距离与能耗的多模态路径规划策略被提出。首先，考虑飞行车辆的飞行越障能力，设计一种新型的Q-learning奖励函数，引导车辆进行模态切换以探索尽可能短的二维地面距离。其次，双层追逐博弈用于生成模态切换时机与位置的决策序列，构建“间隔距离-能耗”复合效益表从而获取切换的纳什均衡解。通过车辆与环境的不断交互学习，效益表可实现不断更新，最终获得一系列兼顾车辆运行距离与能耗的模态切换动作集。最后，在40 km×40 km的任务地图中验证策略的有效性。该策略为飞行车辆规划的多模态路径比传统强化学习规划的地面行驶路径缩短了10.785 km的运行距离，而比距离最优的多模态路径降低了16.38%的路径能耗。当执行任务较紧急时，飞行车辆更侧重于运行距离的缩短，此时该策略为其规划的多模态路径比地面行驶路径缩短了11.933 km，能耗比距离最优的多模态路径降低了0.04%。

来源：2025年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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