[發明專利]一種基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202310698163.0
• 申請日: 2023-06-13
• 公開（公告）號: CN116627175A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 孫希延;鄭錦宇;紀元法;伍建輝;付文濤;梁維彬;白楊;賈茜子;李晶晶;李龍;趙松克;符強
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學;南寧桂電電子科技研究院有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 白洪

1.一種基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：應用柵格法對地圖環境進行建模，設定好起始點和目標點的位置；

步驟2：初始化系統并設置參數；

步驟3：更新禁忌表；

步驟4：判斷進程死鎖；

步驟5：采用輪盤賭策略選擇下一個柵格；

步驟6：判斷螞蟻是否到達目標點；

步驟7：更新信息素。

2.如權利要求1所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

在初始化系統并設置參數的過程中，相應參數包括螞蟻數量m、信息素激勵因子α、期望啟發因子β和信息素揮發系數ρ。

3.如權利要求2所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

更新禁忌表的過程，具體為將螞蟻k(k＝1,2,...,n)放在當前節點上，并將當前節點添加到禁忌表中。

4.如權利要求3所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

判斷進程死鎖具體為判斷螞蟻是否陷入死鎖點，如果陷入死鎖點，則采取回退機制，并將后退前的節點納入禁忌表，同時信息素濃度懲罰機制將該死鎖點上的信息素濃度清空，然后判斷螞蟻下步柵格是否可行且未到達目標點，若下步柵格可行且未到達目標點，則轉至步驟5，否則轉至步驟3。

5.如權利要求4所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

在采用輪盤賭策略選擇下一個柵格的過程中，首先通過加入A*算法和將目標點納入考慮改進啟發函數，再選擇下一個要到達的柵格。

6.如權利要求5所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

判斷螞蟻是否到達目標點具體為判斷是否每只螞蟻都已到達，若未到達，重復執行步驟3，直到蟻群中每只螞蟻都在迭代過程中完成路徑搜索，然后就轉至步驟7。

7.如權利要求6所述的基于改進蟻群算法的無人機路徑規劃方法，其特征在于，

更新信息素的過程，包括下列步驟：

步驟7.1：每次迭代之后，若迭代次數滿足，則按照以下公式更新信息素：

τ_ij(t+1)＝(1-ρ)τ_ij(t)+Δτ_ij

W₂＝V_uav·T_uav

其中，ρ的取值范圍為0＜ρ＜1，K₁和K₂是大于1的常數，ò表示信息素調配因子，是一個可變常數，L_k表示螞蟻k尋找的路徑長度，表示最優路徑轉彎權重，L_average表示本次迭代所有螞蟻的平均路徑長度，W₁和W₂分別表示將轉彎角度和轉彎次數轉換為柵格長度，Cals(l)表示最優路徑上轉彎的所有角度之和，Turn(l)表示最優路徑上的轉彎數之和，V_uav表示無人機飛行的恒定速度，ω_uav表示無人機轉彎飛行時的角速度，T_uav表示無人機轉動一次加速或減速的時間；

步驟7.2：保證信息素濃度滿足以下公式：

其中，τ_max和τ_min分別為在每條路徑上設定的信息素濃度上下限；若滿足收斂條件，則退出；如果不滿足，則轉至步驟3；

步驟7.3：若迭代次數N滿足N＞N_max，則停止計數，輸出最終結果。