[發(fā)明專利]基于多種群協(xié)作果蠅優(yōu)化的多無人機協(xié)同路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911343649.2
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110986958B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 張祥銀;史坤明;賈桐;夏爽
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06N3/00;G06Q10/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

1.一種基于多種群協(xié)作果蠅優(yōu)化的多無人機協(xié)同路徑規(guī)劃方法，其特征在于：

準備工作：確定無人機飛行任務信息，包括：起點坐標(X_s，j，Y_s，j，Z_s，j)和終點坐標(X_T，Y_T，Z_T)，任務需要的無人機的數量Num，無人機的最大飛行速度v_max，最大轉彎過載n_max，重力加速度G和飛行最低高度h_min，任務地圖信息p，邊界分別表示地圖在長、寬、高上的限制，每架飛機需要規(guī)劃出的航路控制點個數D；

確定敵方地面武器信息，包括：威脅類型，武器位置(x_threat，y_threat)，以及各自的威脅范圍；

設定改進果蠅算法的相關參數，包括最大迭代次數NC_max，果蠅群體數gr，果蠅群體規(guī)模M_pop，雜交遺傳系數coe₁和coe₂；

其方法包括如下步驟：

步驟一：開始，令N＝1；

步驟二：隨機生成最優(yōu)航路控制點

x_best與y_best各項都在[-1，1]范圍內，令NC＝1，

步驟三：令i＝1，j＝1，g＝1，令果蠅個體開始進行嗅覺搜索；

步驟四：嗅覺搜索的操作如下：

計算味道濃度判定值的公式如下，

其中，即為味道濃度判定值；若則說明超出地圖限制，轉到步驟四，若j＜3*D，則j＝j+1，轉到步驟四，否則轉到步驟五；

步驟五：執(zhí)行生成飛行路徑操作，操作過程如下：利用起點坐標，終點坐標和S_i，可得該果蠅個體的飛行路徑path_i；

步驟六：計算path_i的航路曲線的味道濃度值，即為航路代價值，記為

步驟七：令g＝g+1，若g＜gr，令j＝1，轉到步驟四，否則轉到步驟八；

步驟八：令i＝i+1，若i＜M_pop，令j＝1，g＝1，轉到步驟四，否則轉到步驟九；

步驟九：執(zhí)行果蠅視覺搜索操作，操作步驟如下：對cost中所有路徑的味道濃度值排序后，取最小的五個，即前五個，稱為最優(yōu)個體群；視覺搜索操作結束；把最優(yōu)個體群的航路控制點記為和并記錄最優(yōu)個體群在步驟六中已經計算出來的味道濃度值，記為

步驟十：果蠅群體間雜交開始，令i＝1，g＝1，j＝1；

步驟十一：五個最優(yōu)個體和分別與種群中的果蠅隨機雜交生成新種群，雜交過程如下所示：

其中，j的范圍是[1，D]，random(1，gr)產生在[1，gr]范圍內的隨機整數；

步驟十二：利用公式(3)計算味道濃度判定值其中，用代替用代替若則說明超出地圖限制，轉到步驟十一，否則轉到步驟十三；

步驟十三：若j＜3*D，則j＝j+1，轉到步驟十一，否則轉到步驟十四；

步驟十四：執(zhí)行生成路徑操作，用Snew_i替換原操作中的S_i，得到path_i；執(zhí)行步驟六，得到

步驟十五：令g＝g+1，若g≤gr，令j＝1，轉到步驟十，否則轉到步驟十五；

步驟十六：令i＝i+1，若i≤M_pop，令j＝1，g＝1，轉到步驟十，否則轉到步驟十六；

步驟十七：執(zhí)行果蠅視覺搜索操作，對最優(yōu)個體群進行如下操作：把他們的航路控制點記為和并記錄他們在步驟十四中計算出的味道濃度值，記為

步驟十八：執(zhí)行種群競爭操作，對和兩組共10個個體進行自然選擇與淘汰，種群競爭操作過程如下：比較和共十個個體，留下味道濃度值最小的五個個體，記為和

步驟十九：若NC＜NC_max，令NC＝NC+1，轉到步驟二，否則計算最優(yōu)個體的味道濃度判定值，執(zhí)行生成飛行路徑操作，得到飛行路徑pathend并輸出；

步驟二十：若N＜Num，令N＝N+1，轉到步驟一，否則結束。