[發(fā)明專利]基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法及水面垃圾收集路徑規(guī)劃

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210514630.5
• 申請(qǐng)日: 2022-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114721400A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹藝臻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 尹藝臻
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 張青龍;肖秉城

1.基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：初始化參數(shù)：螞蟻數(shù)量m、迭代次數(shù)N、起始點(diǎn)和終止點(diǎn)、信息素啟發(fā)因子α、期望啟發(fā)因子β、信息素?fù)]發(fā)系數(shù)ρ、信息素總量Q；

S2：m個(gè)螞蟻從起始點(diǎn)出發(fā)；

S3：螞蟻根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的信息素和啟發(fā)信息來(lái)選擇下一節(jié)點(diǎn)，計(jì)算螞蟻k從節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)j的轉(zhuǎn)移概率

S4：依據(jù)更新規(guī)則進(jìn)行信息素全局更新；

S5：判斷螞蟻是否遍歷了所有節(jié)點(diǎn)，或者尋找到了終止點(diǎn)，若是則執(zhí)行步驟S6，否則跳轉(zhuǎn)到步驟S3-S4繼續(xù)尋路；

S6：保存每只螞蟻的搜索路線和長(zhǎng)度；判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)N，若是則選擇長(zhǎng)度最小的搜索路線作為最優(yōu)路線，若否則跳轉(zhuǎn)到步驟S2。

2.如權(quán)利要求1所述的基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述S1中，m＝19、α＝1、β＝5、ρ＝0.3、Q＝50。

3.如權(quán)利要求1所述的基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述S3中，轉(zhuǎn)移概率的計(jì)算公式為：

公式(1)中，τ_ij(t)表示在t時(shí)刻從位置i到j(luò)的信息素，α表示的是信息素啟發(fā)因子，η_ij(t)表示節(jié)點(diǎn)i和j的啟發(fā)式函數(shù)、η_is(t)表示節(jié)點(diǎn)i和s的啟發(fā)式函數(shù),β表示期望啟發(fā)因子，J_k(i)表示第k只螞蟻從位置i到可行路徑點(diǎn)的集合，τ_is(t)表示在t時(shí)刻從位置i到s的信息素；[allow_ij(t)]^φ表示螞蟻從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j可行節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，[allow_is(t)]^φ表示螞蟻從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)s可行節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述S4中，更新規(guī)則具體如下：

τ_ij(t+n)＝(1-ρ)·τ_ij(t)+Δτ_ij(t,t+n)

公式(2)中，τ_ij(t+n)表示t+n時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的信息素濃度；ρ表示信息素?fù)]發(fā)系數(shù)；τ_ij(t)表示t時(shí)刻連接節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的路徑的信息素濃度；表示螞蟻k在本次循環(huán)(t時(shí)刻到t+n時(shí)刻)中留在路徑ij上的信息量；Q表示信息素總量；L_K表示K只螞蟻在本次循環(huán)中所走路徑的總長(zhǎng)度；d_ij表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的歐氏距離；η_ij表示啟發(fā)函數(shù)；節(jié)點(diǎn)i的坐標(biāo)為(x_i，y_i)，節(jié)點(diǎn)j的坐標(biāo)為(x_j，y_j)。

5.如權(quán)利要求4所述的基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述信息素?fù)]發(fā)系數(shù)ρ的設(shè)置為：

ρ的區(qū)間范圍為[0，1]，將ρ的初始值設(shè)置為0.95，若連續(xù)10次迭代中相鄰兩次最優(yōu)解的差值小于等于0.1％時(shí)，ρ自動(dòng)調(diào)節(jié)為原來(lái)的0.9倍；當(dāng)ρ小于0.2時(shí)，強(qiáng)制設(shè)置ρ為0.2；

6.基于權(quán)利要求1-5任一所述基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法的水面垃圾收集路徑規(guī)劃，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立水面垃圾的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；

步驟2、輸入收集路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)；

步驟3、采用權(quán)利要求1-5任一所述的基于蟻群算法的路徑優(yōu)化方法對(duì)水面垃圾的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D進(jìn)行分析，輸出最優(yōu)路徑。