[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)海鷗算法的多無(wú)人機(jī)氣體泄漏源定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111594830.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114279636A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡宇峰;丁濤;穆金霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M3/02
• 分類號(hào): G01M3/02;G06N3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于改進(jìn)海鷗算法的多無(wú)人機(jī)氣體泄漏源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在氣體泄漏源下風(fēng)向區(qū)域檢測(cè)到氣體污染物濃度值明顯超出日常監(jiān)測(cè)范圍，初步判斷可能存在企業(yè)偷排行為，則啟動(dòng)應(yīng)急溯源程序；

步驟2：在待監(jiān)測(cè)區(qū)域設(shè)置N架無(wú)人機(jī)，給定無(wú)人機(jī)的初始位置；

步驟3：采用改進(jìn)海鷗算法搜索氣體泄漏源；

步驟4：更新各個(gè)無(wú)人機(jī)的位置；

步驟5：判斷氣體泄漏源是否定位成功，若成功，執(zhí)行步驟6，否則返回步驟3；

步驟6：無(wú)人機(jī)找到氣體泄漏源，應(yīng)急溯源結(jié)束，輸出氣體泄漏源位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)海鷗算法的多無(wú)人機(jī)氣體泄漏源定位方法，其特征在于步驟3中提出的改進(jìn)海鷗算法，包括以下步驟：

步驟1：初始化設(shè)定，包括種群數(shù)量popsize、解空間的維數(shù)D、算法最大迭代次數(shù)T、變量f_c、最大嘗試次數(shù)try_number、最大移動(dòng)步長(zhǎng)step、種群初始位置；

步驟2：計(jì)算初始種群各個(gè)體的適應(yīng)度值，得到當(dāng)前最優(yōu)個(gè)體的位置P_bs(t)；

步驟3：根據(jù)改進(jìn)海鷗算法中的遷徙行為進(jìn)行全局搜索，利用當(dāng)前最優(yōu)個(gè)體的位置P_bs(t)得到海鷗的新位置D_s(t)；

步驟4：根據(jù)改進(jìn)海鷗算法中的攻擊行為進(jìn)行局部搜索，利用海鷗的新位置D_s(t)得到海鷗的攻擊位置P_s(t)；

步驟5：根據(jù)加入的覓食行為，利用海鷗的攻擊位置P_s(t)、最大嘗試次數(shù)try_number和最大移動(dòng)步長(zhǎng)step更新海鷗的位置L_s(t)和污染氣體濃度值Y(t)；

步驟6：判斷是否達(dá)到迭代次數(shù)，若達(dá)到迭代次數(shù)轉(zhuǎn)到步驟7，否則返回步驟2；

步驟7：輸出尋優(yōu)結(jié)果，算法結(jié)束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)海鷗算法，其特征在于所述步驟3中D_s(t)的計(jì)算公式中的平衡算子B，B＝0.5×r_d，r_d是[0，1]范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，縮小了平衡算子B的取值范圍，大大減小了步長(zhǎng)，使得全局搜索能力得到大幅提升。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)海鷗算法，其特征在于所述步驟4中P_s(t)的計(jì)算公式中的螺旋半徑r，本發(fā)明將螺旋半徑r設(shè)為固定值，保證個(gè)體在迭代過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)較為紊亂的移動(dòng)方向，提高了算法的穩(wěn)定性。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)海鷗算法，其特征在于所述步驟5中L_s(t)的計(jì)算公式：

L_s(t)＝P_s(t)+Rand×step

其中，Rand為[-1，1]范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，step為最大移動(dòng)步長(zhǎng)，海鷗在以P_s(t)位置為圓心，step為半徑的圓內(nèi)選取一個(gè)比當(dāng)前位置食物濃度高的位置進(jìn)行覓食行為，即污染氣體濃度值Y_Ls(t)Y_Ps(t)，則取Y(t)＝Y(jié)_Ls(t)，使得其它個(gè)體在跟隨最優(yōu)個(gè)體的同時(shí)，進(jìn)行自己的隨機(jī)探索，避免陷入局部最優(yōu)。