Flermålsoptimering med A* av rutter för terrängfordon

Lisa Li

Sammanfattning

A* algoritmen jämfördes med NAMOA* algoritmen för flermålsoptimering av terrängrutter. Syftet var att undersöka till vilken grad A* kunde hitta icke-dominerade rutter. NAMOA* är en generalisering av A* för flermålsoptimering. NAMOA* har tidigare bevisats ge alla icke-dominerade rutter. Algoritmerna jämfördes på ett terrängruttsproblem inspirerat av planeringsverksamhet för militäroperationer. Målfunktionerna som minimerades var distans, restid, ackumulerad skogsvolym, och ackumulerad upptäcktssannolikhet av statiska observatörer. Upptäcktssannolikheten av statiska observatörer berodde på om fordonet uppehöll sig inom någon observatörs siktlinje.

Algoritmerna jämfördes på fyra evalueringsscenarion som var baserade på geodata. A* minimerade en målfunktion som viktade samman minimeringsmålen, och exekverades flera gånger med 200 slumpmässiga och 7 fixerade vikter för att skapa en mängd av rutter. Algoritmernas ruttmängder jämfördes geografiskt, genom visualisering av Paretofronten, och genom hypervolym.

Fördelningen av A* rutter liknade fördelningen av NAMOA* rutter. A* rutter var inte alltid icke-dominerade, men nära icke-dominerade förutom för några avvikande rutter. En möjlig preferens för extrema upptäcktssannolikhetsvärden identifierades. Hypervolymen var i medelvärde 17.4\% lägre för A*, antagligen en konsekvens av att A* rutterna var färre än NAMOA* rutter. Exekveringstiden för A* var i medelvärde 518 gånger snabbare än NAMOA*, vilket var förväntat då NAMOA* ger alla icke-dominerade rutter.