專利名稱：一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算智能技術領域，涉及ー種通過模擬群智能尋優(yōu)方式設計的三維空間路徑規(guī)劃方法。
背景技術：
隨著?？帐聵I(yè)的發(fā)展，三維路徑規(guī)劃越來越受到人們的重視，其在資源與時間的有效利用上起著至關重要的作用。但已有的路徑規(guī)劃方法多是針對ニ維空間提出的，現(xiàn)有的三維空間路徑規(guī)劃方法多是ニ維方法向三維方法的推廣，由于三維空間的復雜度提高， 在由ニ維向三維推廣過程中必會帶來諸多問題，如現(xiàn)已采用的針對三維空間路徑規(guī)劃方法人工勢場法、A*捜索法、基于案例的推理法和遺傳算法等，其中勢場法不可避免的會陷于局部最小，而且當采用復雜的優(yōu)化準則時，勢場法不能直接的加以推廣；A*捜索法能夠用于高維問題，但隨著維數(shù)的増加，A*捜索法的時空要求將很難得到滿足；基于案例的推理法根據(jù)局部的障礙物調(diào)整路徑，有時不能獲得全局最優(yōu)的路徑；遺傳算法采用隨機的方式產(chǎn)生初始路徑，利用遺傳算子操作不斷的對路徑進行改進，當環(huán)境條件比較簡單時，遺傳算法可以完成規(guī)劃，當環(huán)境復雜時，遺傳算法將很難找到一條滿足約束條件的可行路徑。出現(xiàn)上述問題是由于算法自身構造帶來的，要想很好的解決，就需要有新理論新方法的提出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在基本粒子群算法的基礎上，結合三維空間路徑規(guī)劃的具體情況，提出了一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法，克服了現(xiàn)有三維空間路徑規(guī)劃方法因維度的提高，使得運算量急劇増大，而很難或完全不能完成路徑規(guī)劃任務的問題，以及尋得最優(yōu)路徑不平滑的問題。本發(fā)明提出一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法，環(huán)境數(shù)據(jù)為海底地形高程圖，具體包括以下幾個步驟步驟ー初始化參數(shù)首先，在海底地形高程圖的范圍內(nèi)隨機初始化粒子尤，其中為組成粒
子的節(jié)點(路徑是由從起點到終點的折線段組成，線段的端點即組成粒子的節(jié)點)；i =
1,2,.., η,表示第i個粒子，η≤I為種群數(shù)量；j = 1,2,.., m,表示某粒子的第j個節(jié)點，
m彡3為節(jié)點個數(shù)；令
權利要求
1.一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法，環(huán)境數(shù)據(jù)為海底地形高程圖，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟I，初始化參數(shù)，過程為 首先，在海底地形高程圖的范圍內(nèi)隨機初始化粒子
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法，其特征在于，步驟3中所述的排除算子@的確定過程為 首先，確定節(jié)點在xoy面內(nèi)的映射所在的三角網(wǎng)格AA' B/ C/，該網(wǎng)格AA' B/ C/所對應的障礙物表面三點為A，B，C，沿z軸負方向觀察A，B，C為逆時針排列，則網(wǎng)格AA' B' C'所對應的障礙物表面的法線方向;i為n = ABy.AC ;的方向指向障礙物外；然后，得到排除算子@為 當時，節(jié)點 < 在障礙物內(nèi)，當時，節(jié)點 < 在障礙物外。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于粒子群算法的自適應三維空間路徑規(guī)劃方法，針對海底地形高程圖。首先初始化粒子的空間位置和位移，在初始化空間位置時進行了維度重構，初始化第一代粒子所經(jīng)過的最佳位置及群體當代所發(fā)現(xiàn)的最佳位置，然后更新粒子的下一代位移以及空間位置，在更新中引入吸引算子和排除算子，通過計算粒子的適應度，更新粒子下一代所經(jīng)過的最佳位置以及種群所發(fā)現(xiàn)的最佳位置，反復更新粒子的位移以及空間位置，直到完成所要求的迭代次數(shù)。本發(fā)明方法對尋路環(huán)境沒有特殊要求，在路徑規(guī)劃過程中的收斂速度、收斂精度及自適應性都得到了提高，并使粒子節(jié)點在空間中自由移動成為可能，增大了尋路的成功率，減少了路徑規(guī)劃的計算量。
文檔編號G06T17/05GK102722749SQ20121017800
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者劉利強, 戴運桃, 范志超 申請人:哈爾濱工程大學