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专利号: 2024116431311
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无人机飞行路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)使用栅格法对飞行区域进行建模,对基本参数初始化;

(2)基于改进的双层蚁群算法进行无人机飞行路径规划,包括以下步骤:*

(20)初始化信息素,使用A方法规划起始点与目标点之间的路径,强化路径上的信息素浓度,对其他栅格节点的初始化信息素进行递减赋值;

(21)将m只蚂蚁放在起始节点,并且将起始节点加入禁忌表;

(22)计算引导层蚂蚁启发函数,并选择下一个节点;记录蚂蚁走过的路径,并更新禁忌表;启发函数公式如下:;

其中,i表示当前节点,j为待选节点, 表示当前节点i和待选节点j之间的欧氏距离,表示待选节点j和目标节点e之间的欧氏距离; 表示ji以及je之间的夹角,w为常数;jx表示节点j的横坐标,ix表示节点i的横坐标,ex表示节点e的横坐标;jy表示节点j的纵坐标,iy表示节点i的纵坐标,ey表示节点e的纵坐标;dis(i,j)表示节点i和j之间的距离,dis(i,e)表示节点i和e之间的距离;为启发函数的自适应调整因子,公式如下:;

其中, 表示最大迭代次数, 表示当前迭代次数;

选择下一节点j,公式如下:

其中,C代表蚂蚁k在节点i时可选择的节点集合, 代表在t时刻路径上的信息素浓度; 为t时刻启发函数; 代表在t时刻路径上的信息素浓度; 为t时刻s点的启发函数; 是信息素浓度的权值; 是启发函数的权值(23)若蚂蚁编号不大于m/2只,则再次进入步骤(22)引导层蚂蚁的搜索,否则进入步骤(24);

(24)构建优化层搜索区域;

(25)计算优化层蚂蚁启发式函数和转角因子;优化层的启发函数公式如下:;

其中, 、 和 表示待选节点j,目标节点e以及起始节点s三个节点之间的欧式距离;

转角因子公式如下:

其中, 为转角因子, 表示上一节点i‑1到当前节点i方向的向量和当前节点i到节点j方向的向量的夹角;

(26)计算优化层蚂蚁下一个节点;记录蚂蚁走过的路径,并更新禁忌表;根据转角因子,优化层蚂蚁使用下式选择下一节点公式如下:;

其中, 为节点转角因子的权值

(27)若蚂蚁编号不大于m只,则再次进入步骤(25)优化层蚂蚁的搜索,否则进入步骤(28);

(28)对到达目标节点的种群个体采用交叉变异的操作并更新信息素;具体如下:根据不同个体的适应度值大小,对蚂蚁个体的交叉和变异的概率进行变化,适应度值公式如下:;

其中,w1、w2分别表示路径长度以及路径平滑度的权值;L(p)和b(p)分别为路径长度和路径平滑程度;b(p)的计算公式:;

其中, 、 分别表示转弯次数和转弯总角度的系数,且满足 ;Nturn是转弯次数;

信息素更新公式如下:

其中, 为信息素挥发系数,Q为适应度的权值, 为信息素增强削弱因子,公式如下:;

其中, 代表历史最优适应度,u为常数控制着增强削弱因子的强度(29)判断是否进入最大迭代次数,未达到返回步骤(22),达到则对路径双向冗余节点删除;

(3)输出最优规划路径。

2.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1所述的一种无人机飞行路径规划方法。

3.一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求 1所述的一种无人机飞行路径规划方法。