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Improved particle swarm optimization algorithm: multi-target trajectory optimization for swarm drones

Created by
  • Haebom

저자

Minze Li, Wei Zhao, Ran Chen, Mingqiang Wei

개요

본 논문은 동적 환경에서의 무인 항공기(UAV) 실시간 궤적 계획을 위한 새로운 알고리즘인 PE-PSO를 제안한다. 기존의 Particle Swarm Optimization (PSO)의 조기 수렴 및 지연 문제를 해결하기 위해, 지속적인 탐색 메커니즘과 엔트로피 기반 매개변수 조정 전략을 도입하였다. B-spline 곡선을 이용하여 궤적을 모델링하여 경로의 부드러움을 보장하고 최적화 복잡성을 줄였다. 여러 UAV의 협업을 위해 유전 알고리즘(GA) 기반의 작업 할당과 분산형 PE-PSO를 결합한 다중 에이전트 프레임워크를 개발하여 확장성과 조정된 궤적 생성을 지원한다. 시뮬레이션 결과, 제안된 프레임워크가 기존 PSO 및 다른 군집 기반 계획자보다 궤적 품질, 에너지 효율, 장애물 회피 및 계산 시간 측면에서 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

시사점, 한계점

시사점:
동적 환경에서의 실시간 다중 UAV 궤적 계획 문제에 대한 효과적인 해결책 제시
기존 PSO의 한계점인 조기 수렴 및 지연 문제 개선
B-spline 곡선 활용을 통한 궤적 부드러움 및 최적화 복잡성 감소
유전 알고리즘 기반 작업 할당 및 분산형 PE-PSO를 통한 효율적인 다중 UAV 협업 지원
궤적 품질, 에너지 효율, 장애물 회피 및 계산 시간 측면에서 우수한 성능 검증
한계점:
실제 환경에서의 실험 결과 부재 (시뮬레이션 결과만 제시)
다양한 환경 조건 및 UAV 사양에 대한 일반화 가능성 검증 필요
알고리즘의 매개변수 조정에 대한 상세한 설명 부족
분산 환경에서의 통신 오버헤드 및 안정성에 대한 분석 부족
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