部落竞争与成员合作算法(CTCM)求解5个无人机协同路径规划(可以自定义无人机数量及起始点),MATLAB代码

一、部落竞争与成员合作算法

部落竞争与成员合作算法(Competition of tribes and cooperation of members algorithm,CTCM)由 Chen Zuyan等人于2024年提出的一种智能优化算法。该算法受古代部落之间竞争及其合作行为的启发而得。

参考文献:

1\]Zuyan Chen, Shuai Li, Ameer Tamoor Khan, Seyedali Mirjalili, Competition of tribes and cooperation of members algorithm: An evolutionary computation approach for model free optimization, Expert Systems with Applications,Volume 265,2025,125908,ISSN 0957-4174, https://doi.org/10.1016/j.eswa.2024.125908. 原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_46204734/article/details/144928707 ## 二、无人机(UAV)三维路径规划 单个无人机三维路径规划数学模型参考如下文献: Phung M D , Ha Q P . Safety-enhanced UAV Path Planning with Spherical Vector-based Particle Swarm Optimization\[J\]. arXiv e-prints, 2021. 每个无人机的目标函数由路径长度成本,安全性与可行性成本、飞行高度成本和路径平滑成本共同组成: ### 2.1路径长度成本 路径长度成本由相邻两个节点之间的欧氏距离和构成,其计算公式如下: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/df2a54cf67584e451594a6d52bdcc844.png) ### 2.2路径安全性与可行性成本 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a05305110fa03c38523c604829bc67a6.png) 路径安全性与可行性成本通过下式计算: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/27ee9be6c5f3dc6c038a03e5d34ffa16.png) ### 2.3路径飞行高度成本 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/5ba0f9f1ec8341f5462212306358efa3.png) 飞行高度成本通过如下公式计算所得: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/0b1edf8d225537fe56e9ff0880d2214f.png) ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e17310b972ec2b0850bf7f643f73eecb.png) ### 2.4路径平滑成本 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/1246acbf2e304395caa3b6381efb6b4a.png) 投影向量通过如下公式计算: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/608463addab45d8282a45228c59b0ca8.png) 转弯角度的计算公式为: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/fac98105f274d1ffa41fbf66aef05025.png) 爬坡角度的计算公式为: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/cdd494556a85e4ea55c3e6b5608bfc16.png) 平滑成本的计算公式为: ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/6a70e9b2ea0d481b962b9545ad54b88d.png) ### 2.5总成本(目标函数) ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e90822ac4fe79bb16bcd1e3c24628983.png) 总成本由最优路径成本,安全性与可行性成本、飞行高度成本和路径平滑成本的线性加权所得。其中,b为加权系数。 ## 三、实验结果 在三维无人机路径规划中,无人机的路径由起点,终点以及起始点间的点共同连接而成。因此,自变量为无人机起始点间的各点坐标,每个无人机的目标函数为总成本(公式9)。本文研究3个无人机协同路径规划,总的目标函数为3个无人机的总成本之和。 ```bash %% 第一个无人机 起始点 start_location = [120;200;100]; end_location = [800;800;150]; ModelUAV(1).model.start=start_location; ModelUAV(1).model.end=end_location; %% 第二个无人机 起始点 start_location = [400;100;100]; end_location = [900;600;150]; ModelUAV(2).model.start=start_location; ModelUAV(2).model.end=end_location; %% 第三个无人机 起始点 start_location = [200;150;150]; end_location =[850;750;150]; ModelUAV(3).model.start=start_location; ModelUAV(3).model.end=end_location; %% 第四个无人机 起始点 start_location = [100;100;150]; end_location = [800;730;150]; ModelUAV(4).model.start=start_location; ModelUAV(4).model.end=end_location; %% 第5个无人机 起始点 start_location = [500;100;130]; end_location = [850;650;150]; ModelUAV(5).model.start=start_location; ModelUAV(5).model.end=end_location; figure plot(Convergence_curve,'LineWidth',2) xlabel('Iteration'); ylabel('Best Cost'); grid on; ``` 五个无人机:地图1 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/65c01aa4d82246dc8f97c7081245e654.png) ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/950fce5c6cef4324b529fe95bcd60e89.png) 五个无人机:地图2 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/9fddd28699704ae9b772876662a73512.png) ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/a60edb9485cc45c2a30b544cc45024a6.png) ### 四、完整MATLAB代码见下方名片

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