[發明專利]一種佩戴空氣呼吸器人員執行既定任務的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202011278625.6
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112327858A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 張宏遠;李夢琪;王穎輝;晏國輝;諸雪征;溫健;畢坤鵬;顧進;李寧寧;付向前;齊樂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍防化學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 李娜

1.一種佩戴空氣呼吸器人員執行既定任務的路徑規劃的方法，其特征在于：該方法具體實現步驟如下：

1)錄入佩戴空氣呼吸器人員的基本信息參數、空呼基本參數和充氣條件；

其中，佩戴空氣呼吸器人員的基本信息參數包括：人員靜止狀態耗氣率Y₀、佩戴空氣呼吸器的活動強度下人員行進速度v、動靜心率比r、上/下樓梯的時間h、獨立完成某類任務的時間t、根據該人員在佩戴空氣呼吸器下在任務現場活動情況得到的耗氣率變化量Y_b＝f(x)，b為活動強度代號；

其中，空呼基本參數包括空呼初始氣壓P₀；

2)對蟻群算法基本參數m，n，α，β，ρ等初始化，令迭代次數N_c＝0，初始時刻每條路徑上的信息素濃度τ_ij(t)＝C，C為常數，Δτ_ij(t)＝0，設置最大迭代次數N_cmax；

3)對禁忌表、選項表初始化，令N_c＝N_c+1，從第一只螞蟻開始依次進入循環；

4)判斷選項表是否為空，即是否執行完所有任務；若為空，使螞蟻返回起點，執行步驟9)，若不為空，執行步驟5)；

5)螞蟻k(k＝1,2,…,m)根據計算啟發函數公式選擇一任務點a_j，判斷去往該點的活動強度變化情況，并調用相應的人員在不同活動強度下的常態參數及耗氣率變化量計算公式；

6)判斷以空呼當前氣壓P對應的氣體量，人員能否安全到達該點執行任務并返回起點，若可以執行步驟7)，若不可以螞蟻k返回起點補充氣體，重新執行步驟5)；

7)螞蟻k到任務點a_j執行任務并記錄路徑軌跡L_ij，計算在此路徑上所用的時間T_ij和消耗的氣壓P′，令P＝P-P′，把任務點j移入禁忌表執行步驟8)，；

8)更新禁忌表、選項表，返回步驟4)；

9)此時螞蟻k已經完成了所有工作且處于起點位置，即完成一次循環；根據螞蟻走過的任務點順序記錄本次循環的路徑軌跡L_k，計算所用時間T_k以及分別在水平與垂直方向上經過的距離D_k和H_k；

10)判斷N_c≥N_cmax是否成立，若成立執行步驟11)，若不成立，按照計算信息素更新公式更新所有路徑上的信息素，執行步驟3)；

11)輸出對應的最優路徑L_k的各項信息，循環結束。

2.根據權利要求1所述的一種佩戴空氣呼吸器人員執行既定任務的路徑規劃的方法，其特征在于：所述的計算啟發函數公式，具體如下：

蟻群算法中，處于任務點i的螞蟻k在t時刻轉移到任務點j的可能性用狀態轉移概率表示，計算方式如下：

τ_ij(t)——t時刻L_ij上的信息素濃度；

η_ij(t)——啟發函數，表示螞蟻在t時刻從任務點i轉移到任務點j的期望值，與兩任務點間距離成反比，有

α——信息啟發因子，常數，通過信息素濃度表示螞蟻走過的路的重要程度；

β——期望啟發因子，常數，表示路徑本身能夠啟示螞蟻做出選擇的重要程度；

allowed_k——螞蟻k接下來可以選擇的任務點，在此稱為選項表；與選項表對應的是禁忌表tabu_k，它表示螞蟻已經到過的任務點，禁忌表與選項表之間的關系表示為：allowed_k＝{A-tabu_k}。