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  5. Hybrid Evolutionary Approach to Multi-objective Path Planning for UAVs
 
  • Details
2022
Zweitveröffentlichung
Konferenzveröffentlichung
Postprint

Hybrid Evolutionary Approach to Multi-objective Path Planning for UAVs

File(s)
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Hauptpublikation
Hohmann_Hybrid_Evolutionary_Approach_to_Multi_objective_Path_Planning_for_UAVs.pdf
Urheberrechtlich geschützt
Format: Adobe PDF
Size: 1.41 MB
TUDa URI
tuda/7979
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-203866
DOI
10.26083/tuprints-00020386
Autor:innen
Hohmann, Nikolas ORCID 0000-0001-7434-4621
Bujny, Mariusz ORCID 0000-0003-4058-3784
Adamy, Jürgen ORCID 0000-0001-5612-4932
Olhofer, Markus ORCID 0000-0002-3062-3829
Kurzbeschreibung (Abstract)

The goal of Multi-Objective Path Planning (MOPP) is to find Pareto-optimal paths for autonomous agents with respect to several optimization goals like minimizing risk, path length, travel time, or energy consumption. In this work, we formulate a MOPP for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). We utilize a path representation based on Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) and propose a hybrid evolutionary approach combining an Evolution Strategy (ES) with the exact Dijkstra algorithm. Moreover, we compare our approach in a statistical analysis to state-of-the-art exact (Dijkstra's algorithm), gradient-based (L-BFGS-B), and evolutionary (NSGA-II) algorithms with respect to calculation time and quality features of the obtained Pareto fronts indicating convergence and diversity of the solutions. We evaluate the methods on a realistic 2D urban path planning scenario based on real-world data exported from OpenStreetMap. The examination's results indicate that our approach is able to find significantly better solutions for the formulated problem than standard Evolutionary Algorithms (EAs). Moreover, the proposed method is able to obtain more diverse sets of trade-off solutions for different objectives than the standard exact approaches. Thus, the method combines the strengths of both approaches.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik > Regelungsmethoden und Robotik (ab 01.08.2022 umbenannt in Regelungsmethoden und Intelligente Systeme)
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Veranstaltungstitel
2021 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
Veranstaltungsort
Orlando, FL, USA
Startdatum der Veranstaltung
05.12.2021
Enddatum der Veranstaltung
07.12.2021
Buchtitel
2021 Symposium Proceedings
ISBN
978-1-7281-9048-8
Verlag
IEEE
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.1109/SSCI50451.2021.9660187
PPN
49145287X

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