[發明專利]一種基于耦合算法的多林區航線調度規劃方法

有效

• 申請號: 202110555186.7
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113222264B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 茹煜;方樹平;劉洋洋;李建平;劉彬;陳旭陽;夏達明
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;G06N3/12;G01C21/20
• 代理公司: 蕪湖市昌強專利代理事務所(特殊普通合伙) 34203
• 代理人: 周渭銘

本發明公開了一種基于耦合算法的多林區航線調度規劃方法，包括以下步驟：S1、設置模擬退火算法控制參數；S2、產生初始解；S3、計數器count＝0；S4、將k＝1；S5、解變換、變異、逆轉得到新解；S6、根據Metropolis準則判斷是否接受新解；S7、得到新解S₁，并將k＝k+1；S8、判斷kL；S9、執行count＝count+1，T＝qT；利用降溫速率q進行降溫。S10、判斷T是否小于T_end；S11、輸出作業順序路徑解集；S12、設置遺傳算法種群大小、交叉概率、變異概率；S13、遺傳算法初始化種群Chrom2；S14、計算適應度值；S15、進行選擇、交叉、變異操作；得到更新后種群Chrom2；S16、檢測迭代次數；S17、輸出最短的全局區域間調度路徑。

技術領域

本發明涉及林業管理技術領域，尤其涉及一種基于耦合算法的多林區航線調度規劃方法。

背景技術

我國林區地形非常復雜，大面積林區和分散的小面積林地同時存在。我國北部地區多以大面積林地為主，然而東部地區則以道路、村莊以及農田等地區防護林為主，常為多個面積分散的小片林區，因此，多林區的航線調度規劃尤為重要。植保飛機作業時，在每個小片林區施藥完成后，進入下一個林區，直至完成所有林區的施藥工作，再回到飛機起降點。不同的作業順序和片區進出點，卻導致飛機非施藥航程存在較大差異。減少飛機非施藥航程，意味著減少航空燃油消耗和作業時間，提升飛機植保作業效率，對實現精準農林作業都有重要意義。然而考慮飛機各片區進出入點的全局區域間最短路徑求解非常復雜，尤其是當片區數較多時，傳統的貪心法、深度搜索、廣度搜索、分支限界搜索都很難求解出合理的調度方案。因此運用先進的人工智能算法，快速求解出合理的各林區間航線調度規劃方案具有重要意義。目前對大型植保飛機航空施藥作業調度航線規劃研究較少，難以滿足多林區航空施藥的使用要求，給多林區施藥作業帶來了一些困擾。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于耦合算法的多林區航線調度規劃方法，操作簡單，效率高。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種基于耦合算法的多林區航線調度規劃方法，包括如下步驟：

S1、算法開始，設置模擬退火算法的降溫速率q、初始溫度T₀、結束溫度T_end以及鏈長L；

S2、采用產生隨機排列的方法產生一個初始作業路徑順序S₁，將該順序作為模擬退火算法的一個初始解；

S3、計數器count＝0；

S4、將k＝1；

S5、采用解變換、變異、逆轉三種方式得到3個新解，以3個新解的作業順序路徑長度最小者作為新解S₂；

S6、根據Metropolis準則判斷是否接受新解；作業順序路徑采用片區之間的距離鄰域表進行計算，以各片區進出入點連線的中點為計算基準點；記當前作業順序路徑長度為f(S),新解的作業順序路徑長度為f(S₂),路徑差為df＝f(S₂)-f(S₁),則Metropolis準則為

若df0，則以概率1接受新的作業順序路徑；否則以概率exp(1-df/T)接受新的路徑；

S7、得到新解S₁，并將k＝k+1；

S8、判斷kL，如果是，將進行S9，否則返回S5；

S9、執行count＝count+1，T＝qT；利用降溫速率q進行降溫；

S10、判斷T是否小于T_end，如果是，就執行S11，否則執行S4；