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一种结合选择性通信与冲突解决的多智能体路径规划方法
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作者 王昱 张旭秀 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2830-2840,共11页
在动态密集场景中,路径规划方法面临计算复杂度高、系统可扩展性差等问题,尤其在障碍物密度大、智能体数量多的结构化环境中,易出现寻路效果不佳及碰撞死锁等现象。针对复杂场景下多智能体路径规划通信与动态冲突的双重挑战,该文提出一... 在动态密集场景中,路径规划方法面临计算复杂度高、系统可扩展性差等问题,尤其在障碍物密度大、智能体数量多的结构化环境中,易出现寻路效果不佳及碰撞死锁等现象。针对复杂场景下多智能体路径规划通信与动态冲突的双重挑战,该文提出一种基于选择性通信与冲突解决的多智能体路径规划方式(DCCPR)。该方法构建动态联合屏蔽补充决策机制,通过融合A^(*)算法生成的期望路径与双惩罚项强化学习,在实现任务目标的同时减少路径偏差;引入基于多层次动态加权的优先级冲突解决策略,结合初始距离优先级、任务Q值动态调整及轮流通行机制,有效处理系统中冲突情境。通过在训练期间从未见过的结构化地图上测试,相比决策因果通信(DCC)任务成功率提高约79%,平均回合步长降低了46.4%。 展开更多
关键词 多智能体路径规划 强化学习 选择性通信 冲突解决
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基于博弈论与强化学习的多智能体路径规划算法 被引量:5
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作者 熊文博 郭磊 焦彤宇 《深圳大学学报(理工版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期274-282,共9页
针对平面上多个智能体构成的路径规划求解算法普遍存在的速度慢效率低等问题进行研究,将多智能体路径规划问题归结为非零和随机博弈,使用多智能体强化学习算法赢或快速学习-策略爬山(win or learn fast-policy hill-climbing,WoLF-PHC)... 针对平面上多个智能体构成的路径规划求解算法普遍存在的速度慢效率低等问题进行研究,将多智能体路径规划问题归结为非零和随机博弈,使用多智能体强化学习算法赢或快速学习-策略爬山(win or learn fast-policy hill-climbing,WoLF-PHC)得到纳什均衡策略,为各智能体做出无冲突的最优路径决策,提出能够快速自适应的WoLF-PHC(fast adaptive WoLF-PHC,FA-WoLF-PHC)算法,通过构建目标函数,使用梯度下降对学习率进行自适应更新.在猜硬币和自定义收益矩阵2个博弈场景中使用FA-WoLF-PHC,并与策略爬山(policy hill-climbing,PHC)算法和Wolf-PHC算法进行比较.结果表明,FA-WoLF-PHC算法的学习速度较WoLF-PHC算法有所提升,并有效减小了WoLF-PHC算法和PHC算法在学习过程中出现的振荡现象.在多智能体路径规划问题中,FA-WoLF-PHC算法的学习速度比WoLF-PHC算法提高了16.01%.将路径规划问题的环境栅格地图扩大为6×6,智能体数量增加为3个时,FA-WoLF-PHC、WoLF-PSP和多头绒泡菌-人工势场Sarsa(physarum polycephalum-artificial potential state-action-reward-state-action,PP-AP Sarsa)算法在10次实验中学习到最终策略需要的平均时间分别为16.30、20.59和17.72 s.在多智能体路径规划问题中,FA-WoLF-PHC算法能够得到各智能体的纳什均衡策略,学习速度较WoLF-PSP和PP-AP Sarsa算法有显著提高.FA-WoLF-PHC算法在常见的博弈场景中能够快速获得纳什策略,在多智能体路径规划问题中可为多个智能体生成无冲突的最优路径,并且在学习速度等方面较其他算法有显著提高. 展开更多
关键词 人工智能 博弈论 动态规划 纳什均衡策略 强化学习 多智能体路径规划
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多智能体路径规划研究进展 被引量:24
3
作者 刘庆周 吴锋 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-10,共10页
多智能体路径规划是一类寻找多个智能体从起始位置到目标位置且无冲突的最优路径集合的问题,针对该问题的研究在物流、军事和安防等领域有着大量的应用场景.对国内外关于多智能体路径规划问题的研究进展进行系统整理和分类,按照结果最... 多智能体路径规划是一类寻找多个智能体从起始位置到目标位置且无冲突的最优路径集合的问题,针对该问题的研究在物流、军事和安防等领域有着大量的应用场景.对国内外关于多智能体路径规划问题的研究进展进行系统整理和分类,按照结果最优性的不同,多智能体路径规划算法被分为最优算法和近似算法2类.最优的多智能体路径规划算法主要分为基于A*搜索、基于代价增长树、基于冲突搜索和基于规约的4种算法.近似的多智能体路径规划算法主要分为无边界次优的算法和有边界次优的算法2类.基于上述分类,分析各种算法的特点,介绍近年来具有代表性的研究成果,并对多智能体路径规划问题未来的研究方向进行展望. 展开更多
关键词 多智能体路径规划 人工智能 搜索 最优路径集合 多机器人
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多智能体路径规划综述 被引量:18
4
作者 刘志飞 曹雷 +2 位作者 赖俊 陈希亮 陈英 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第20期43-62,共20页
多智能体路径规划(multi-agent path finding,MAPF)是为多个智能体规划路径的问题,关键约束是多个智能体同时沿着规划路径行进而不会发生冲突。MAPF在物流、军事、安防等领域有着大量应用。对国内外关于MAPF的主要研究成果进行系统整理... 多智能体路径规划(multi-agent path finding,MAPF)是为多个智能体规划路径的问题,关键约束是多个智能体同时沿着规划路径行进而不会发生冲突。MAPF在物流、军事、安防等领域有着大量应用。对国内外关于MAPF的主要研究成果进行系统整理和分类,按照规划方式不同,MAPF算法分为集中式规划算法和分布式执行算法。集中式规划算法是最经典和最常用的MAPF算法,主要分为基于A*搜索、基于冲突搜索、基于代价增长树和基于规约四种算法。分布式执行算法是人工智能领域兴起的基于强化学习的MAPF算法,按照改进技术不同,分布式执行算法分为专家演示型、改进通信型和任务分解型三种算法。基于上述分类,比较MAPF各种算法的特点和适用性,分析现有算法的优点和不足,指出现有算法面临的挑战并对未来工作进行了展望。 展开更多
关键词 多智能体路径规划 人工智能 搜索 分布式 强化学习
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基于冲突搜索的多智能体路径规划研究进展 被引量:4
5
作者 王子晗 童向荣 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期358-368,共11页
多智能体路径规划是人工智能领域一个经典的搜索问题,基于冲突的搜索算法是当前解决该问题的最优算法之一。文中讨论了多智能体路径规划的基础研究,对国内外近年来基于冲突搜索算法及其变体的研究成果进行了分类,根据改进方式将其变体分... 多智能体路径规划是人工智能领域一个经典的搜索问题,基于冲突的搜索算法是当前解决该问题的最优算法之一。文中讨论了多智能体路径规划的基础研究,对国内外近年来基于冲突搜索算法及其变体的研究成果进行了分类,根据改进方式将其变体分为4类,包括分割策略的改进、启发式算法、对典型冲突的处理和次优算法。同时介绍了基于冲突的搜索算法在多智能体路径规划的扩展问题中的应用。最后根据当前算法的优缺点,指出了目前面临的挑战,并针对这些挑战给出了未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 人工智能 多智能体路径规划 基于冲突的搜索算法 启发式搜索算法 A*算法
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基于互斥锁传播的多智能体路径规划算法 被引量:1
6
作者 岳荣康 丁行 +1 位作者 江海 龙吟 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期103-110,120,共9页
基于冲突的搜索(CBS)算法可以应用于连续时间假设下的多智能体路径规划问题,但是仍存在没有相应冲突识别方法与约束生成规则的问题,从而导致算法效率低下。为此,引入并改进人工智能规划领域中的互斥锁传播技术进行路径规划。首先通过多... 基于冲突的搜索(CBS)算法可以应用于连续时间假设下的多智能体路径规划问题,但是仍存在没有相应冲突识别方法与约束生成规则的问题,从而导致算法效率低下。为此,引入并改进人工智能规划领域中的互斥锁传播技术进行路径规划。首先通过多值决策图(MDD)中的终点可达信息判断冲突的基本类型,然后讨论不同MDD的深度,将冲突划分为基数冲突或非基数冲突,最后针对不同类型的冲突直接生成对应的约束集合,使得CBS下层算法根据约束集合一次性规划出最优路径。互斥锁传播技术提供了比特殊规则更加通用的方法,不仅可以识别出离散时间下的矩形冲突、廊道冲突等特殊基数冲突,还可以针对连续时间的情景,将识别出的基数冲突进行分类并自动生成不同冲突类别对应的约束集合。实验结果表明,使用互斥锁传播的CCBS算法相较于CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了6.2%,平均运行时间缩短了38.6%,相较于非CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了15.3%,平均运行时间缩短了56.8%。 展开更多
关键词 人工智能规划 互斥锁传播 连续时间 多智能体路径规划 多值决策图
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基于冲突避让的多智能体有效旁路规划
7
作者 刘春玲 裴萌韶 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第7期2103-2108,共6页
针对狭窄环境中的多个智能体无法规避关键通道上的冲突,导致多智能体寻路效率低下的问题,提出了基于视场的冲突搜索有效旁路规划算法。在基于冲突搜索算法框架上层引入视场表示智能体的通信范围;通过扫描智能体通信范围内所有智能体的... 针对狭窄环境中的多个智能体无法规避关键通道上的冲突,导致多智能体寻路效率低下的问题,提出了基于视场的冲突搜索有效旁路规划算法。在基于冲突搜索算法框架上层引入视场表示智能体的通信范围;通过扫描智能体通信范围内所有智能体的多值决策图,判断智能体之间是否有共享资源的竞争,导致智能体之间的冲突;针对关键通道上多个智能体之间的冲突实施多值决策回溯冲突规避策略,通过扫描其多值决策图为阻碍关键通道的智能体找到次优路径或临时等待位置作为有效旁路进行避让。通过不同规模和结构的地图测试结果表明,多值决策回溯冲突规避策略可以有效减少智能体之间冲突的发生。在random-64-64-10和maze-128-128-10地图环境中,多个智能体求解路径的平均成功率相较于CBS-BP分别提高了10%和15.2%,证明所提算法可以有效避免冲突的发生,提高寻路成功率。 展开更多
关键词 基于冲突搜索 狭窄路段 有效旁路 多智能体路径规划 临时等待位置 次优路径
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启发式搜索的多智能体异速轨迹规划
8
作者 鲁宇 匡金骏 +1 位作者 肖峣 龚建伟 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第2期344-354,共11页
在多智能体系统研究中,多智能体路径规划(multi-agent path finding,MAPF)是一个核心难题,其目标是为各个智能体规定独立路径,确保智能体在移动过程中不发生碰撞。这是一个NP难题,亟须高效解决算法。创新性地提出了一种多智能体路径规... 在多智能体系统研究中,多智能体路径规划(multi-agent path finding,MAPF)是一个核心难题,其目标是为各个智能体规定独立路径,确保智能体在移动过程中不发生碰撞。这是一个NP难题,亟须高效解决算法。创新性地提出了一种多智能体路径规划算法——启发式导向冲突搜索(heuristic guided conflict-based search,HG-CBS),以解决复杂的MAPF场景,如智能体移动速度不同或各条边的道路长度不同。为优化HG-CBS算法,构建了三种独特的启发式计算方法:(1)加权求和法,以所有启发式的加权总和作为最终启发式;(2)帕累托集合法,构建一个帕累托集并从中选择节点;(3)交替法,在搜索迭代过程中交替使用各种启发式。实验结果显示,相比于传统方法,带有启发值的HG-CBS在成功率、运行时间及扩展节点数量等关键性能指标上均表现更优。例如,在包含16个智能体的复杂场景下,HG-CBS-h3(交替法)将运行时间缩短了89%,将拓展节点的数目减少了95%。此外,随着场景复杂度的提升,HG-CBS-h3的性能优势更加明显。这些结果证明了HG-CBS算法的有效性和高效性,对多智能体轨迹规划问题具有显著的理论和应用价值。 展开更多
关键词 多智能体路径规划 启发式导向冲突搜索 启发式搜索 帕累托集
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Web3D山地场景中多智能体mACO路径规划算法 被引量:1
9
作者 闫丰亭 贾金原 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2312-2320,共9页
山地场景数据量大,路径规划算法复杂,难以在网页上精确显示,通常采用的基于等高线的势能路径规划,往往得不到最优路径,且容易被隔断在悬崖下面。为解决以上问题,提出并实现了Web3D上的mACO(mountain ACO)路径规划算法,并在Web3D上实现... 山地场景数据量大,路径规划算法复杂,难以在网页上精确显示,通常采用的基于等高线的势能路径规划,往往得不到最优路径,且容易被隔断在悬崖下面。为解决以上问题,提出并实现了Web3D上的mACO(mountain ACO)路径规划算法,并在Web3D上实现了基于平面网格的pgACO(planar grid ACO)路径规划算法,以及一个Web3D上的A*路径规划算法。再以典型战斗场景为案例,针对mACO算法、pgACO算法以及A*算法,就实现效果、效率、网页刷新率(FPS)做了对比实验,结果显示,三种算法均可达到实时性,但mACO算法规划的路径更加精确。最后根据规划出来的最优路径,采用leader-follower思想,在Web3D上实现了实时高效的多智能体路径规划方案。 展开更多
关键词 Web3D山地场景 mACO算法 平面网格pgACO算法 A*算法 多智能体路径规划
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改进分层合作A*的无人机交通管理中路径规划
10
作者 陈明 何宁 +2 位作者 宏晨 肖明明 景竑元 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第6期361-368,共8页
针对无人机交通管理中飞行前冲突探测与解脱问题,表示为一种新的多智能体路径规划扩展模型,提出一种连续时间分层合作A*(continuous-time hierarchical cooperative A*,CHCA*)算法。面向连续时间,智能体在度量空间中的位置之间以最大速... 针对无人机交通管理中飞行前冲突探测与解脱问题,表示为一种新的多智能体路径规划扩展模型,提出一种连续时间分层合作A*(continuous-time hierarchical cooperative A*,CHCA*)算法。面向连续时间,智能体在度量空间中的位置之间以最大速度持续移动;考虑智能体的大小形状,以空间是否覆盖判定智能体冲突;优化搜索启发值计算。实验表明,CHCA*单次路径规划成功率高于CCBS,适合大规模智能体路径规划求解;在日本仙台2030无人机空运预测模型上仿真实验表明,对于一天内32887个随机请求,CHCA*算法规划成功率可达96%。 展开更多
关键词 多智能体路径规划(MAPF) 无人机交通管理(UTM) 改进分层合作A*算法 冲突探测 冲突解脱 连续时间
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基于精英族系遗传算法的AUV集群路径规划 被引量:18
11
作者 冯豪博 胡桥 赵振轶 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2251-2262,共12页
针对传统路径规划算法仅能规划单一最短路径且不能调节路径宽度而难以适用于自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)集群航路规划的缺陷,提出了精英族系遗传算法(elite family genetic algorithm,EFGA)。该算法将基因适... 针对传统路径规划算法仅能规划单一最短路径且不能调节路径宽度而难以适用于自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)集群航路规划的缺陷,提出了精英族系遗传算法(elite family genetic algorithm,EFGA)。该算法将基因适应度加入适应度评价函数中,同时在进化过程中标记精英个体作为多路径规划结果,并在该算法基础上针对AUV集群路径规划问题设计了一种多智能体路径规划(multi-agent path planning,MAPP)方法。仿真结果表明,该算法可以求解无冲突路径集合实现MAPP,通过实现AUV集群的最优多路径航行方案减少集群的航行耗时,且能够满足不同AUV编队规模对可调路径宽度的需求。 展开更多
关键词 自主式水下航行器集群 路径规划 多智能体路径规划 遗传算法 精英族系策略
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多智能体强化学习在直升机机场调度中的应用 被引量:4
12
作者 刘志飞 董强 +1 位作者 赖俊 陈希亮 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第16期285-294,共10页
快速高效的直升机机场调度是现代直升机机场调度系统面临的主要挑战。设计了一个直升机机场调度试验平台,使用二维网格环境,供多种算法进行快速试验。机场调度试验平台根据机场实际地形进行地图编辑,提供了传统的集中式规划算法和基于... 快速高效的直升机机场调度是现代直升机机场调度系统面临的主要挑战。设计了一个直升机机场调度试验平台,使用二维网格环境,供多种算法进行快速试验。机场调度试验平台根据机场实际地形进行地图编辑,提供了传统的集中式规划算法和基于多智能体强化学习算法来进行快速高效的模拟调度实验。实验表明,基于多智能体强化学习方法的可扩展性和实时规划效果较好。试验平台为进一步研究机场调度提供了良好的起点,对未来多智能体路径规划问题应用于实际场景将会产生有益影响。 展开更多
关键词 机场调度 试验平台 多智能体路径规划 强化学习
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基于改进CBS算法的自动化码头多AGV无冲突路径规划 被引量:4
13
作者 周欣慈 朱瑾 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第9期2621-2625,2632,共6页
针对自动化集装箱码头上自动引导车(automated guided vehicle,AGV)数量增加导致冲突更频繁。提出一种改进的基于冲突的搜索(conflict based search,CBS)算法。底层采用基于曼哈顿距离的A算法,上层结合二叉树原理建立冲突树对AGV之间的... 针对自动化集装箱码头上自动引导车(automated guided vehicle,AGV)数量增加导致冲突更频繁。提出一种改进的基于冲突的搜索(conflict based search,CBS)算法。底层采用基于曼哈顿距离的A算法,上层结合二叉树原理建立冲突树对AGV之间的冲突进行规避。以最小化AGV在岸桥和堆场之间的总路径长度为目标,使用栅格法建立AGV路网模型。考虑AGV之间的点冲突与边冲突,将自动化码头多AGV无冲突路径规划问题规约为多智能体寻径问题。实验结果表明,所提出的算法在保证堵塞率为0%的前提下,缩短总路径长度并提高运算速度,验证算法的有效性。 展开更多
关键词 自动化码头 多自动导引车 多智能体路径规划 基于冲突的搜索算法
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面向大型仓储环境的基于冲突搜索算法 被引量:2
14
作者 邓辅秦 谭朝恩 +7 位作者 黎俊炜 钟家铭 付兰慧 张建民 王宏民 李楠楠 姜炳春 林天麟 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第12期3854-3860,共7页
针对多智能体在大型仓储环境中进行路径规划时,现有算法有智能体易陷入拥堵区域和耗时长的问题,提出一种改良的基于冲突搜索(CBS)算法。首先,优化现有单一的仓储环境建模方式,在易解决路径冲突的传统的栅格化建模的基础上,提出栅格-热... 针对多智能体在大型仓储环境中进行路径规划时,现有算法有智能体易陷入拥堵区域和耗时长的问题,提出一种改良的基于冲突搜索(CBS)算法。首先,优化现有单一的仓储环境建模方式,在易解决路径冲突的传统的栅格化建模的基础上,提出栅格-热力图的混合建模方式,并通过热力图定位仓储中的拥堵区域,从而解决多智能体易陷入拥堵区域的问题;其次,通过改良的CBS算法,快速求解大型仓储环境下的多智能体路径规划(MAPF)问题;最后,提出基于热力图的显示估计冲突搜索(HM-EECBS)算法。实验结果表明,在warehouse-20-40-10-2-2大型地图集上,当智能体数为500时,相较于显示估计冲突搜索(EECBS)算法和懒惰添加约束的MAPF算法(LaCAM)算法:HM-EECBS算法的求解时间分别减少了约88%和73%;当仓储中存在5%、10%的区域拥堵时,HM-EECBS算法的成功率分别提高了约49%、20%,这表明所提算法适用于解决大规模且拥堵的仓储物流环境下的MAPF问题。 展开更多
关键词 仓储 拥堵 热力图 多智能体路径规划 显式估计冲突搜索算法
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