Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong quy hoạch vùng và vấn đề người bán hàng du lịch - Nghiên cứu của Xin Yu tại Auburn University

Tối ưu hóa đường đi phương tiện Dubins trong quy hoạch vùng: Tìm giải pháp hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu và thời gian di chuyển tối ưu.

Trường ĐH
Auburn University
Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

120

Thời gian đọc

18 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Tổng quan quy hoạch đường đi cho phương tiện Dubins
Số trang:
120 trang
Trường:
Auburn University
Chuyên ngành:
Electrical and Computer Engineering
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan quy hoạch đường đi cho phương tiện Dubins

Nghiên cứu này giải quyết nhiệm vụ lập kế hoạch đường đi cho một hệ thống robot-moóc tự hành. Nhiệm vụ chính là trong các khảo sát địa vật lý. Quy hoạch đường đi bao gồm hai giai đoạn quan trọng. Giai đoạn đầu, cần một đường đi phủ sóng hiệu quả. Mục tiêu là thu được dữ liệu cảm biến đầy đủ. Điều này tạo ra một bản đồ dị thường hoàn chỉnh. Sau khi xác định vị trí các dị thường, giai đoạn thứ hai bắt đầu. Cần một đường đi thăm dò hiệu quả. Mục đích là thăm các dị thường này. Từ đó, đánh dấu hoặc thu thập thêm dữ liệu để nhận dạng sâu hơn. Giai đoạn một được xem là vấn đề lập kế hoạch đường đi phủ sóng khu vực (Coverage Path Planning). Giai đoạn hai được xem là một trường hợp đặc biệt của vấn đề người bán hàng lưu động (Traveling Salesman Problem). Các thách thức này đòi hỏi các giải pháp tối ưu hóa đường đi Dubins hiệu quả. Hệ thống robot-moóc được mô hình hóa thành một phương tiện Dubins. Phương tiện Dubins chỉ có thể di chuyển về phía trước. Nó có khả năng quay với độ cong tối đa bị giới hạn. Ràng buộc này tương đương với một bán kính quay tối thiểu. Đặc điểm này ảnh hưởng đáng kể đến việc lập kế hoạch đường đi tối ưu. Việc tối thiểu hóa chi phí của các lượt rẽ là rất quan trọng. Điều này thường mang lại hiệu quả làm việc cao hơn. Các thuật toán tối ưu cần tính toán kỹ lưỡng đặc điểm vận động này. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các phương pháp tối ưu hóa đường đi. Mục tiêu là để giải quyết hiệu quả các hạn chế của phương tiện Dubins. Điều này đảm bảo đường đi lập ra là khả thi và tối ưu.

1.1. Động lực và bối cảnh quy hoạch đường đi

Nghiên cứu này giải quyết nhiệm vụ lập kế hoạch đường đi cho một hệ thống robot-moóc tự hành. Nhiệm vụ chính là trong các khảo sát địa vật lý. Quy hoạch đường đi bao gồm hai giai đoạn quan trọng. Giai đoạn đầu, cần một đường đi phủ sóng hiệu quả. Mục tiêu là thu được dữ liệu cảm biến đầy đủ. Điều này tạo ra một bản đồ dị thường hoàn chỉnh. Sau khi xác định vị trí các dị thường, giai đoạn thứ hai bắt đầu. Cần một đường đi thăm dò hiệu quả. Mục đích là thăm các dị thường này. Từ đó, đánh dấu hoặc thu thập thêm dữ liệu để nhận dạng sâu hơn. Giai đoạn một được xem là vấn đề lập kế hoạch đường đi phủ sóng khu vực. Giai đoạn hai được xem là một trường hợp đặc biệt của vấn đề người bán hàng lưu động. Các thách thức này đòi hỏi các giải pháp tối ưu hóa đường đi Dubins hiệu quả.

1.2. Mô hình phương tiện Dubins và ràng buộc chuyển động

Hệ thống robot-moóc được mô hình hóa thành một phương tiện Dubins. Phương tiện Dubins chỉ có thể di chuyển về phía trước. Nó có khả năng quay với độ cong tối đa bị giới hạn. Ràng buộc này tương đương với một bán kính quay tối thiểu. Đặc điểm này ảnh hưởng đáng kể đến việc lập kế hoạch đường đi tối ưu. Việc tối thiểu hóa chi phí của các lượt rẽ là rất quan trọng. Điều này thường mang lại hiệu quả làm việc cao hơn. Các thuật toán tối ưu cần tính toán kỹ lưỡng đặc điểm vận động này. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển các phương pháp tối ưu hóa đường đi. Mục tiêu là để giải quyết hiệu quả các hạn chế của phương tiện Dubins. Điều này đảm bảo đường đi lập ra là khả thi và tối ưu.

II. Tối ưu hóa đường đi phủ sóng khu vực hiệu quả

Trong vấn đề lập kế hoạch đường đi phủ sóng khu vực, nghiên cứu này trình bày một cách tiếp cận tối ưu hóa mới. Phương pháp này tính đến đặc điểm riêng của phương tiện Dubins. Mục tiêu chính là giảm thiểu quãng đường di chuyển không làm việc. Các lượt rẽ thường tốn kém đáng kể đối với phương tiện Dubins. Việc tối thiểu hóa chi phí của các lượt rẽ giúp tăng cường hiệu quả làm việc. Các nghiên cứu trước đây về lập kế hoạch đường đi phủ sóng thường chia thành hai loại. Loại thứ nhất tập trung vào giảm thiểu số lần rẽ. Điều này được thực hiện bằng cách tìm phân tách tối ưu các khu vực phức tạp. Đồng thời, xác định hướng lái tối ưu. Loại thứ hai nhằm giảm thiểu chi phí trên một số lần rẽ cố định. Điều này thông qua việc tìm kiếm chuỗi thăm dò tối ưu các tiểu khu vực. Cũng như chuỗi di chuyển tối ưu các đường song song cho mỗi tiểu khu vực. Luận án này đóng góp nhiều giải pháp mới. Đầu tiên, một thuật toán mới được trình bày. Thuật toán này tìm kiếm phân tách tối ưu. Nó thuộc loại đầu tiên của các phương pháp tối ưu hóa đường đi. Tiếp theo, một mẫu đường đi quét song song mới lạ được thiết kế. Mẫu này thuộc loại thứ hai. Cuối cùng, mẫu đường đi đề xuất được mở rộng. Mục đích là để kết nối với phương pháp phân tách. Điều này cung cấp một phương pháp lập kế hoạch đường đi phủ sóng hoàn chỉnh cho robot di động. Các thuật toán tối ưu này cung cấp các giải pháp khả thi. Chúng giảm đáng kể tổng quãng đường lãng phí. So sánh với các đường đi boustrophedon cổ điển hoặc các phương pháp hiện đại, hiệu quả vượt trội. Phương pháp này cải thiện đáng kể quá trình giám sát không gian.

2.1. Tiếp cận tối ưu hóa cho đường đi phủ sóng

Trong vấn đề lập kế hoạch đường đi phủ sóng khu vực, nghiên cứu này trình bày một cách tiếp cận tối ưu hóa mới. Phương pháp này tính đến đặc điểm riêng của phương tiện Dubins. Mục tiêu chính là giảm thiểu quãng đường di chuyển không làm việc. Các lượt rẽ thường tốn kém đáng kể đối với phương tiện Dubins. Việc tối thiểu hóa chi phí của các lượt rẽ giúp tăng cường hiệu quả làm việc. Các nghiên cứu trước đây về lập kế hoạch đường đi phủ sóng thường chia thành hai loại. Loại thứ nhất tập trung vào giảm thiểu số lần rẽ. Điều này được thực hiện bằng cách tìm phân tách tối ưu các khu vực phức tạp. Đồng thời, xác định hướng lái tối ưu. Loại thứ hai nhằm giảm thiểu chi phí trên một số lần rẽ cố định. Điều này thông qua việc tìm kiếm chuỗi thăm dò tối ưu các tiểu khu vực. Cũng như chuỗi di chuyển tối ưu các đường song song cho mỗi tiểu khu vực.

2.2. Thuật toán mới cho phân tách và mẫu đường đi quét

Luận án này đóng góp nhiều giải pháp mới. Đầu tiên, một thuật toán mới được trình bày. Thuật toán này tìm kiếm phân tách tối ưu. Nó thuộc loại đầu tiên của các phương pháp tối ưu hóa đường đi. Tiếp theo, một mẫu đường đi quét song song mới lạ được thiết kế. Mẫu này thuộc loại thứ hai. Cuối cùng, mẫu đường đi đề xuất được mở rộng. Mục đích là để kết nối với phương pháp phân tách. Điều này cung cấp một phương pháp lập kế hoạch đường đi phủ sóng hoàn chỉnh cho robot di động. Các thuật toán tối ưu này cung cấp các giải pháp khả thi. Chúng giảm đáng kể tổng quãng đường lãng phí. So sánh với các đường đi boustrophedon cổ điển hoặc các phương pháp hiện đại, hiệu quả vượt trội. Phương pháp này cải thiện đáng kể quá trình giám sát không gian.

III. Giải quyết vấn đề người bán hàng lưu động cho Dubins

Trong vấn đề người bán hàng lưu động (TSP), một tập hợp các điểm đến được cung cấp. Ràng buộc quay của phương tiện Dubins được áp dụng nghiêm ngặt. Vấn đề là xác định một chuỗi thăm dò tối ưu các điểm đến này. Đồng thời, cần gán một cấu hình phương tiện tại mỗi điểm đến. Mục tiêu là tối thiểu hóa tổng quãng đường di chuyển của phương tiện. Một thuật toán di truyền được thiết kế để tìm đường đi ngắn nhất. Hiệu suất của thuật toán này được đánh giá qua các nghiên cứu số. Thuật toán di truyền đề xuất cho thấy khả năng hoạt động rất tốt. Điều này đúng trong cả tình huống mật độ điểm đến thấp và cao. Thuật toán này đóng góp đáng kể vào việc tối ưu hóa đường đi Dubins trong các nhiệm vụ phức tạp. Nghiên cứu tiếp tục xem xét phạm vi cảm biến của phương tiện. Mục tiêu là giảm thiểu hơn nữa tổng quãng đường di chuyển. Vấn đề này được coi là một trường hợp đặc biệt của Vấn đề Người Bán Hàng Lưu Động với Vùng Lân Cận (TSPN). Khái niệm vùng lân cận được sử dụng. Nó mô hình hóa kích thước vật lý của phạm vi cảm biến. Các vùng lân cận được biểu diễn bằng các đĩa trong luận án này. Một cách tiếp cận hai bước được áp dụng để giải quyết vấn đề. Bước một, thiết kế một thuật toán mới cho TSPN. Thuật toán này tìm kiếm chuỗi thăm dò tối ưu và vị trí vào. Bước hai, thiết kế một thuật thuật toán mới cho phương tiện Dubins. Thuật toán này xác định hướng tại mỗi vị trí vào. Các nghiên cứu lý thuyết và số cho thấy phương pháp đề xuất hoạt động rất hiệu quả. Điều này đúng cho cả trường hợp các đĩa rời rạc và chồng chéo.

3.1. Thuật toán di truyền tìm đường đi ngắn nhất

Trong vấn đề người bán hàng lưu động (TSP), một tập hợp các điểm đến được cung cấp. Ràng buộc quay của phương tiện Dubins được áp dụng nghiêm ngặt. Vấn đề là xác định một chuỗi thăm dò tối ưu các điểm đến này. Đồng thời, cần gán một cấu hình phương tiện tại mỗi điểm đến. Mục tiêu là tối thiểu hóa tổng quãng đường di chuyển của phương tiện. Một thuật toán di truyền được thiết kế để tìm đường đi ngắn nhất. Hiệu suất của thuật toán này được đánh giá qua các nghiên cứu số. Thuật toán di truyền đề xuất cho thấy khả năng hoạt động rất tốt. Điều này đúng trong cả tình huống mật độ điểm đến thấp và cao. Thuật toán này đóng góp đáng kể vào việc tối ưu hóa đường đi Dubins trong các nhiệm vụ phức tạp.

3.2. Tối ưu hóa với phạm vi cảm biến và vị trí vào

Nghiên cứu tiếp tục xem xét phạm vi cảm biến của phương tiện. Mục tiêu là giảm thiểu hơn nữa tổng quãng đường di chuyển. Vấn đề này được coi là một trường hợp đặc biệt của Vấn đề Người Bán Hàng Lưu Động với Vùng Lân Cận (TSPN). Khái niệm vùng lân cận được sử dụng. Nó mô hình hóa kích thước vật lý của phạm vi cảm biến. Các vùng lân cận được biểu diễn bằng các đĩa trong luận án này. Một cách tiếp cận hai bước được áp dụng để giải quyết vấn đề. Bước một, thiết kế một thuật toán mới cho TSPN. Thuật toán này tìm kiếm chuỗi thăm dò tối ưu và vị trí vào. Bước hai, thiết kế một thuật thuật toán mới cho phương tiện Dubins. Thuật toán này xác định hướng tại mỗi vị trí vào. Các nghiên cứu lý thuyết và số cho thấy phương pháp đề xuất hoạt động rất hiệu quả. Điều này đúng cho cả trường hợp các đĩa rời rạc và chồng chéo.

IV. Đánh giá hiệu suất và ứng dụng thực tế cho Dubins

Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh hiệu quả của phương pháp đề xuất. Đặc biệt, đối với quy hoạch vùng phủ sóng khu vực. Phương pháp này cung cấp các giải pháp khả thi. Nó giảm đáng kể tổng quãng đường lãng phí. So sánh với đường đi boustrophedon cổ điển hoặc các phương pháp hiện đại nhất, kết quả đạt được vượt trội. Điều này khẳng định giá trị của cách tiếp cận tối ưu hóa đường đi Dubins. Các cải tiến giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng đáng kể cho phương tiện tự hành. Nâng cao hiệu suất giám sát không gian. Mặc dù luận án tập trung vào hệ thống robot-moóc, các thuật toán đề xuất có khả năng áp dụng rộng rãi. Chúng có thể được ứng dụng cho bất kỳ phương tiện Dubins nào. Điều kiện là chúng có yêu cầu nhiệm vụ tương tự. Phạm vi ứng dụng tiềm năng rất đa dạng. Ví dụ bao gồm máy bay không người lái, robot làm sạch, hoặc các phương tiện thăm dò tự hành khác. Tính linh hoạt này làm tăng giá trị thực tiễn của nghiên cứu. Các phương pháp lập kế hoạch đường đi này đóng góp vào sự phát triển của công nghệ tự hành. Nó cung cấp các giải pháp tối ưu cho nhiều thách thức.

4.1. Hiệu quả của phương pháp quy hoạch đường đi phủ sóng

Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh hiệu quả của phương pháp đề xuất. Đặc biệt, đối với quy hoạch vùng phủ sóng khu vực. Phương pháp này cung cấp các giải pháp khả thi. Nó giảm đáng kể tổng quãng đường lãng phí. So sánh với đường đi boustrophedon cổ điển hoặc các phương pháp hiện đại nhất, kết quả đạt được vượt trội. Điều này khẳng định giá trị của cách tiếp cận tối ưu hóa đường đi Dubins. Các cải tiến giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng đáng kể cho phương tiện tự hành. Nâng cao hiệu suất giám sát không gian.

4.2. Khả năng áp dụng rộng rãi cho phương tiện Dubins

Mặc dù luận án tập trung vào hệ thống robot-moóc, các thuật toán đề xuất có khả năng áp dụng rộng rãi. Chúng có thể được ứng dụng cho bất kỳ phương tiện Dubins nào. Điều kiện là chúng có yêu cầu nhiệm vụ tương tự. Phạm vi ứng dụng tiềm năng rất đa dạng. Ví dụ bao gồm máy bay không người lái, robot làm sạch, hoặc các phương tiện thăm dò tự hành khác. Tính linh hoạt này làm tăng giá trị thực tiễn của nghiên cứu. Các phương pháp lập kế hoạch đường đi này đóng góp vào sự phát triển của công nghệ tự hành. Nó cung cấp các giải pháp tối ưu cho nhiều thách thức.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Optimization approaches for a dubins vehicle in coverage planning problem and traveling salesman problems

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (120 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

Optimization Approaches for a Dubins Vehicle in Coverage Planning Problem and Traveling Salesman Problems by Xin Yu A dissertation submitted to the Graduate Faculty of Auburn University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy Auburn, Alabama May 10, 2015 Keywords: Coverage Path Planning, Traveling Salesman Problem, Dubins Vehicles, Combination Optimization Copyright 2015 by Xin Yu Approved by John Y. Hung, Chair, Professor of Electrical and Computer Engineering David M. Bevly, Professor of Mechanical Engineering Thaddeus A. Roppel, Associate Professor of Electrical and Computer Engineering Bogdan M.

Wilamowski, Professor of Electrical and Computer Engineering Abstract The motivation of this dissertation is a path planning task for an autonomous robot- trailer system in geophysical surveys. The path planning task includes two main stages. In the first stage, an efficient coverage path is required to obtain a fully sensor coverage of a site to provide a complete map of anomalies. After the locations of anomalies are determined, in the second stage, an efficient traversal path is required to visit these anomalies to mark or obtain more data for further identification.

The first stage can be regarded as the coverage path planning problem and the second stage can be regarded as a special case of traveling salesman problem. The robot-trailer system is modeled as a Dubins vehicle that can only move forward and turn with upper bounded curvature. Motivated by this autonomous inspection task, the author makes several contributions to the solution of coverage path planning problem and the solution of traveling salesman problems. In the coverage path planning, the author presents an optimization approach that takes the vehicle’s characteristics into account to minimize the non-working travel of the vehicle.

Since turns are often costly for Dubins vehicle, minimizing the cost of turns usually produces more working efficiency. Prior researches on coverage path planning tend to fall into two complementary categories: (1) minimize the number of turns, by finding the optimal decom- position of a complex field into subfields and the optimal driving directions; (2) minimize the cost on a fixed number of turns, by finding the optimal visiting sequence of subfields and the optimal traversal sequence of parallel tracks for each subfield. This dissertation firstly presents a new algorithm to find the optimal decomposition that belongs to the first category; then designs a novel traversal pattern of parallel field tracks that belongs to the second category; finally extends the proposed traversal pattern to connect with the decom- position approach in the first category, providing a complete coverage path planning method ii for the mobile robot. Experiments show that the proposed method can provide feasible solu- tions and the total wasted distance can be greatly reduced, when compared against classical boustrophedon path or recent state-of-the-art.

In the traveling salesman problems, given a set of waypoints and the turning constraint on the vehicle, the addressed problem is to determine a visiting sequence of these waypoints, and to assign a configuration of the vehicle at each waypoint. The objective function is to minimize the total distances traveled by the vehicle. A genetic algorithm is designed to find the shortest path and the performance is evaluated in numerical study. The proposed genetic algorithm can perform very well in both low waypoint density and high waypoint density situations.

The author then takes the sensor scope into consideration to further minimize the total travel distance. The problem can be regarded as a special case of the Traveling Salesman Problem with Neighborhoods (TSPN). The concept of a neighborhood is used to model the physical size of the sensor scope. The neighborhoods are represented by disks in this dissertation.

The author uses a two-step approach to solve the problem: (1) design a new algorithm for the TSPN to search the optimal visiting sequence and entry positions; (2) design a new algorithm for the Dubins vehicle to determine the heading at each entry position. The theoretical and numerical studies show that the proposed approach can perform very well for both disjoint and overlapped disks cases. The practical experiment shows that the model is feasible for the robot-trailer application. While the authors focus on a robot-trailer system in this dissertation, the proposed algorithm could be applied to any Dubins vehicle that has similar mission requirements.

iii Acknowledgments The author would like to express thanks to the members of his committee Dr. Wilamowski for their valuable assistance and guidance. The author also thanks the university reader Dr. Sinclair for his valuable suggestions on this dissertation.

Special thanks are given to Dr. Hung for the many hours of guidance and encouragement he has provided during this research. His suggestions have aided in the design of algorithms and experiments, and his advice has improved the visualization and written presentation of this work. Thanks are also expressed to the Siwei Wang, Aditya Singh, Michael L.

Payne and William J. Woodall for their collaboration and the wealth of background knowledge they have provided. Particular thanks go to David W. Hodo for his extensive previous work for the basis of this research and his invaluable support while performing the experiments.

This work would not have been possible without the funding and support provided by the Environmental Technology Certification Program (ESTCP) through the Army Corp of Engineers Huntsville Center. Finally, the author dedicate this dissertation to his family and Zhongyuan Jia. None of this would be possible without their tremendous love and enthusiasm. iv Table of Contents Abstract.

iv List of Figures. viii List of Tables .1 Motivation and Problem Statement .2 Organization and Contributions of the Dissertation .1 Coverage Path Planning .1 Optimal Decomposition and Track Layout .2 Optimal Traversal Sequence .3 Some Unresolved Issues .2 Traveling Salesman Problems .1 Traveling Salesman Problem .2 Dubins Traveling Salesman Problem .3 Traveling Salesman Problem with Neighborhoods .4 Dubins Traveling Salesman Problem with Neighborhoods .5 Some Unresolved Issues. 14 3 Coverage Path Planning: Optimal Decomposition and Track Layout .3 Coverage of Convex field .4 Coverage of Non-convex field .2 Optimal Coverage for Each Convex Polygon .4 Merging Adjacent Polygons .5 Time Complexity Analysis. 32 4 Coverage Path Planning: Optimal Visiting Sequence .3 Optimization on a single convex field .3 Cost Between Nodes .5 Transformation from GTSP into ATSP .6 Complexity of the Proposed Algorithm .4 Extension to multiple fields .1 Effect of Parity (Even or Odd Number of Tracks with One Depot) .2 Effect of Specified Start/End Position .3 Performance with Unspecified Start/End Position .4 Performance on Multiple Decomposed Subfields.

60 5 Dubins Traveling Salesman Problem .3 Algorithm Design for DTSP .2 Encoding and Initialization. 70 6 Dubins Traveling Salesman Problem with Neighborhoods .1 Find the Optimal ETSP Tour .3 Alternating Iterative Algorithm for TSPN .4 Compute the Headings for Entry Points to Form a DTSP .1 Review of Contributions. 99 vii List of Figures 1. (a) Munitions Debris located during surface sweep and ex- cavated anomalies.

(b) An 81mm mortar. Image courtesy of ECC. Source: http: //www.com/2009-07/uxo_lands_restoration_and_release.2 (a) Geophysical survey operated by an UXO technician. Image courtesy of David W.

Source: http://www.edu/\nobreakspace{}hododav/ projects/segway_project/DSCN3821. (b) An autonomous robot-trailer system for geophysical survey. The towing robot is a modified Segway R RMP 440.1 Remaining issues in finding optimal traversal sequence: (a) the non-working travel distances from track C to track A are different between path 1 and path 2, (b) optimal traversal of endpoints may skip a track (3-4).1 Different track directions for convex fields.2 Different track directions for non-convex fields. (b) The proposed convex decomposition (3.4 Eight event types: OPEN (1), CLOSE (5), SPLIT (9), MERGE (12), FLOOR CONVEX (2, 3, 4, 10), FLOOR CONCAVE (11), CEIL CONVEX (6, 7, 8, 14) and CEIL CONCAVE (13, 15).

The sweep line is horizontally swept from left to right. Arrows indicate the track directions. (b) Solution of the proposed algorithm. Arrows indicate the track directions.

(b) Solution of the proposed algorithm.7 Test field near Auburn University and solution of the proposed algorithm.1 Example Dubins Paths [3] .2 GTSP node representation: (a) A given set of parallel field tracks (dashed lines) (b) Each track has two directed path options (dashed lines, SP: starting point, EP: ending point) (c) Corresponding GTSP node representation and two feasible GTSP solutions (in gray and in black) .3 Illustration of transformation from GTSP into ATSP: (a) A GTSP representation with arc costs for the example in Fig. Note that only an essential subset of arcs is shown for clarity of illustration. (b) A zero-cost directed cycle is created for each cluster by adding zero-cost arcs between consecutive nodes in each cluster. (The dash arcs in blue have zero cost.) (c) The inter-cluster arcs are circularly shifted so they emanate from the previous node in its cycle.

(d) A large finite cost β is added to each inter-cluster arc. Here ĉi,j = ci,j + β, where +∞ > β > P (i,j)∈A ci,j. The optimal ATSP tour is shown in red with a cost of ĉ1,6 +ĉ6,3 +ĉ3,1. The GTSP solution can be extracted from the ATSP solution by taking only the first node visited in each cluster.4 (a) GTSP pattern for odd number of tracks (11 tracks) with one depot.

(b) GTSP pattern for even number of tracks (10 tracks) with one depot. Shaded area is field that must be covered. The number on each track is the visiting order of that track. Arrows indicate the driving direction on each track.5 (a) B pattern [4] for odd number of tracks (11 tracks) with one depot.

The result of B pattern skips one track in this case by traversing the endpoints of tracks, i., the area in middle of the field is not covered. (b) B pattern [4] for even number of tracks (10 tracks) with one depot. The number on each endpoint of tracks is the visiting order of that endpoint.6 GTSP pattern for specified start and end positions (25 tracks). (a) Start position and end position are on the same side of two different tracks.

(b) Start position and end position are on the opposite side of two different tracks. Shaded area is field that must be covered. The number on each track is the visiting order of that track. Arrows indicate the driving direction on each track.

(a) Start position and end position are on the same side of two different tracks. (b) Start position and end position are on the opposite side of two different tracks. The number on each endpoint of tracks is the visiting order of that endpoint. The B pattern skips one track in case (a) by traversing the endpoints of tracks, which results an infeasible solution.9 Set pattern [3] (20 tracks, trapezoidal shaped field) Set pattern is also called “Zamboni pattern”, or “overlapping concentric ovals”.10 B pattern with no specified start position and end position (20 tracks, trapezoidal shaped field).11 GTSP pattern with no specified start position and end position (20 tracks, trape- zoidal shaped field).12 Savings in non-working distance by using GTSP pattern instead of Boustrophe- don pattern.13 Savings in non-working distance by using GTSP pattern instead of Set pattern [3].14 Savings in non-working distance by using GTSP pattern instead of B pattern [4].15 GTSP pattern for multiple subfields (4 m turning radius, 2.

The number on each track is the track number. Visiting sequence is in the paper.16 GTSP pattern for multiple subfields (6 m turning radius, 2.17 GTSP pattern and B pattern for multiple subfields (6 m turning radius, 2. (a) Solution of GTSP pattern with restricted connections. (b) Solution of B pattern with restricted connections.18 GTSP pattern and B pattern for multiple subfields (6 m turning radius, 3.

(a) Solution of GTSP pattern with restricted connections. (b) Solution of B pattern with restricted connections.19 Savings in non-working distance by using GTSP pattern instead of Boustrophe- don pattern for multiple subfields.20 Savings in non-working distance by using GTSP pattern instead of Set pattern [3] for multiple subfields.1 20x20 square (low density) case comparison.2 5x5 square (high density) case comparison.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Xin Yu (2015). Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng [Luận án tiến sĩ, Auburn University]. LuanAn.net. https://luanan.net/cong-nghe-thong-tin/khoa-hoc-may-tinh/toi-uu-hoa-duong-di-cho-phuong-tien-dubins-trong-van-de-quy-hoach-vung

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" nghiên cứu về vấn đề gì?

Tối ưu hóa đường đi phương tiện Dubins trong quy hoạch vùng: Tìm giải pháp hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu và thời gian di chuyển tối ưu.

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Auburn University. Năm bảo vệ: 2015.

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" thuộc chuyên ngành Electrical and Computer Engineering. Danh mục: Khoa Học Máy Tính.

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" có bao nhiêu trang?

Luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" có 120 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Tối ưu hóa đường đi cho phương tiện Dubins trong vấn đề quy hoạch vùng" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter