[發明專利]一種地震后生命探尋過程中的自適應集群路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202111348641.2
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113985891B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 齊林;張爍;張健;勾麗明;張明亮
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南龍瑞知識產權代理有限公司 37272
• 代理人: 李穎

本發明屬于智能集群導航技術領域，涉及一種地震后生命探尋過程中的自適應集群路徑規劃方法。針對地震后需要進行生命搜尋的區域進行搜索集群的調配，對搜尋區域進行分類并確定每一類區域搜索設備的數量；構建三維路徑規劃的尋優算法，通過迭代計算出最優路徑；根據確立出的最優路徑針對各個搜索集群進行生命搜尋。本發明所提出的方法應用于地震后的生命探尋領域；可針對于不同的地形地貌進行區域分類，運用無人機等多種智能集群進行最優化的生命搜尋,提高無人機的搜尋效率。

技術領域

本發明屬于智能集群導航技術領域，涉及一種地震后生命探尋過程中的自適應集群路徑規劃方法。

背景技術

路徑規劃直接關系到智能集群在搜尋任務的成敗，尤其是在復雜的環境下進行不同地形、不同場景的搜尋。對于地震后的生命探尋而言，搜索集群的路徑規劃會更加凸顯出其重要意義，因為良好的路徑規劃可以大大的提高搜尋的成功率。但是，對于地震后的運用智能集群進行生命探尋的路徑規劃需要考慮到的因素非常多，其中地形地貌就是一個尤為重要的因素；依據于地形地貌等多種因素規劃好智能集群的搜索路徑是搜索任務的高效完成的保障。

自適應集群的路徑規劃根據規劃空間維度進行分類可分為二維規劃和三維規劃。二維規劃主要考慮禁飛區的范圍和危險強度，忽略了高度信息，因此實用性受到了一定的限制。三維規劃中，融入了高度和地形約束更加貼近于多種實際應用場景。目前，國內外學者提出了很多有效的路徑規劃算法，主要可分為兩類：1、數值計算類，主要包括動態規劃算法、梯度法以及圖論尋優法等；2、智能規劃算法類，主要包括遺傳算法、蟻群算法、人工實場法、粒子群優化算法等。當前智能規劃算法作為新興的路徑規劃算法收到了各個應用領域極大的重視，也逐漸與多個場景逐漸結合起來。但是針對地震后無人機的最優路徑規劃，還沒有行之有效的自適應集群路徑規劃方法。

發明內容

本發明針對現有技術中地震后無人機的最優路徑規劃，還沒有行之有效的自適應集群路徑規劃方法的問題，提供了一種地震后生命探尋過程中的自適應集群路徑規劃方法。

為了達到上述目的，本發明是采用下述的技術方案實現的：

本發明所提出的方法，首先針對地震后需要進行生命搜尋的區域進行搜索集群的調配，其中包括對搜尋區域進行分類及確定每一類區域搜索設備的數量；其次是構建三維路徑規劃的尋優算法，通過迭代計算出最優路徑；最后根據確立出的最優路徑派出各個搜索集群進行生命搜尋。

針對所搜尋的范圍劃分出不同類別的搜索區域，并通過運用權重計算的方式確立出每一類區域內搜尋設備的數量，具體的技術實現方式為：

S1,從p個位置對象中任意選擇n個位置對象作為初始聚類中心；

S2,分別計算每個位置對象的加權平均值或權平均值，把每個位置對象分配到最類似的簇中；

S3,所有位置對象分配完成后，重新計算每個簇中對象的加權平均值，得到n個聚類的中心；

S4,與前一次計算得到的n個聚類中心比較，如果聚類中心發生變化，轉S2，否則轉S5；

S5：輸出聚類結果：不同類別的搜索區域。

其中，權重取值為出發點到巡查點的距離取倒數并作歸一化處理。

根據已知條件，列出目標方程如下：

，

，其中， f_n(k)為S1至S5的區域類別劃分算法，n為分類的個數，g_k(t)為每一類區域所需要無人機的架數。

設計出三維路徑規劃尋優算法迭代并計算出最優生命搜索路徑，具體的技術實現方式為：