用代码生成无人机强化学习在airsim避障

时间: 2023-09-03 15:15:03 浏览: 405
首先,需要安装 AirSim 模拟器和 Python API。可以参考官方文档进行安装。 接下来,需要定义无人机的状态和动作。在本例中,我们将无人机状态定义为无人机的位置和速度。动作定义为无人机的油门、俯仰角和偏航角。 ``` class DroneState: def __init__(self, pos, vel): self.pos = pos self.vel = vel class DroneAction: def __init__(self, throttle, pitch, yaw): self.throttle = throttle self.pitch = pitch self.yaw = yaw ``` 然后,需要定义一个强化学习代理。在本例中,我们使用深度 Q 学习算法(DQN)作为代理。DQN 是一种深度强化学习算法,它使用深度神经网络来估计 Q 值函数,并通过贪心策略选择动作。 ``` class DQNAgent: def __init__(self, state_size, action_size): self.state_size = state_size self.action_size = action_size self.memory = deque(maxlen=2000) self.gamma = 0.95 self.epsilon = 1.0 self.epsilon_min = 0.01 self.epsilon_decay = 0.995 self.learning_rate = 0.001 self.model = self._build_model() def _build_model(self): model = Sequential() model.add(Dense(24, input_dim=self.state_size, activation='relu')) model.add(Dense(24, activation='relu')) model.add(Dense(self.action_size, activation='linear')) model.compile(loss='mse', optimizer=Adam(lr=self.learning_rate)) return model def remember(self, state, action, reward, next_state, done): self.memory.append((state, action, reward, next_state, done)) def act(self, state): if np.random.rand() <= self.epsilon: return np.random.uniform(-1, 1, size=(self.action_size,)) act_values = self.model.predict(state) return act_values[0] def replay(self, batch_size): minibatch = random.sample(self.memory, batch_size) for state, action, reward, next_state, done in minibatch: target = reward if not done: target = (reward + self.gamma * np.amax(self.model.predict(next_state)[0])) target_f = self.model.predict(state) target_f[0][action] = target self.model.fit(state, target_f, epochs=1, verbose=0) if self.epsilon > self.epsilon_min: self.epsilon *= self.epsilon_decay def load(self, name): self.model.load_weights(name) def save(self, name): self.model.save_weights(name) ``` 在训练过程中,我们需要定义奖励函数。在本例中,我们将奖励定义为无人机与障碍物的距离的负值,以鼓励无人机尽可能远离障碍物。 ``` def get_reward(prev_state, next_state): dist_to_obstacle = np.linalg.norm(next_state.pos - obstacle_pos) reward = -(dist_to_obstacle / 10) return reward ``` 最后,我们可以使用以下代码来训练代理并测试它的性能。 ``` # 初始化无人机和障碍物的位置 drone_pos = np.array([0, 0, -10]) drone_vel = np.array([0, 0, 0]) drone_state = DroneState(drone_pos, drone_vel) obstacle_pos = np.array([10, 10, -10]) # 初始化代理 state_size = 6 action_size = 3 agent = DQNAgent(state_size, action_size) # 训练代理 batch_size = 32 num_episodes = 1000 for i in range(num_episodes): state = np.concatenate((drone_state.pos, drone_state.vel)) for t in range(100): # 获取动作 action = agent.act(state) drone_action = DroneAction(*action) # 更新无人机状态 drone_pos, drone_vel = update_drone_state(drone_state, drone_action) drone_state = DroneState(drone_pos, drone_vel) # 获取奖励并更新经验回放 next_state = np.concatenate((drone_state.pos, drone_state.vel)) reward = get_reward(state, next_state) agent.remember(state, action, reward, next_state, done) state = next_state if done: break # 更新 Q 值函数 if len(agent.memory) > batch_size: agent.replay(batch_size) # 保存模型 if i % 50 == 0: agent.save('dqn_model.h5') # 测试代理 drone_state = DroneState(drone_pos, drone_vel) for t in range(100): state = np.concatenate((drone_state.pos, drone_state.vel)) action = agent.act(state) drone_action = DroneAction(*action) drone_pos, drone_vel = update_drone_state(drone_state, drone_action) drone_state = DroneState(drone_pos, drone_vel) if done: break ``` 在这个例子中,我们使用了 DQN 算法来训练代理。你也可以尝试其他强化学习算法,例如 actor-critic 算法或者 policy gradient 算法。此外,你还可以尝试使用更高级的深度神经网络架构来提高代理的性能。
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