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专利号: 2018109199061
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、首先确定障碍坐标和网点快递柜坐标,忽略禁飞区和障碍物,使用蚁群算法做出一条轨迹;

步骤二、确认航线的起始点、途经点以及终点,连接各网点快递柜,确定初始航线;

步骤三、建立网格点,设定网格长宽均为S米,沿障碍物或禁飞区边缘建立至少3个网格点的裕度,障碍物网格和其周围裕度的网格定义为黑区,按照上述所述的方法对每个障碍物或禁飞区建立黑区;

步骤四、判断每段航线所在线段是否经过障碍物,判断方法为每隔L米选取该段航线上的点(x,y)是否满足在黑区边缘顶点所在的集合内;

步骤五、如果航线经过黑区,则先确认航线的起始点、途经点以及终点,从起点开始判断,依次使用A*算法,直至航线均绕过所有障碍物或禁飞区为止,完成快递无人机航迹规划。

2.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法,其特征在于:所述步骤一中,蚁群算法的步骤如下:步骤1.1首先初始化,在n个城市中随机放入m只蚂蚁,且将当前蚂蚁所在的城市加入到该蚂蚁的禁忌表中,此时,各边上的信息素含量是相等的,并设信息素含量τij(0)=C,C为常数;

步骤1.2t时刻,蚂蚁从城市i转移到城市j的转移概率 选择路径,同时将城市j加入禁忌表中;

步骤1.3判断蚂蚁k的禁忌表中是否包含有所有城市,若是,则蚂蚁k完成一次周游,蚂蚁k所走过的路径便是一个可行解;否则回到步骤1.2;

步骤1.4经过n时刻,当蚂蚁完成一次周游时,各路径信息素含量要根据下面公式调整:式中 为蚂蚁k由点i向点j转移的概率;α表示轨迹的相对重要性,β表示能见度的相对重要性;τij(t)表示t时刻路径ij的信息素含量;ηij(t)表示t时刻路径ij的能见度,一般取ηij=1/dij,dij表示城市i到城市j的距离;allowedk表示可供蚂蚁k选择的城市;

步骤1.5判断是否达到最大迭代次数,是,求出蚂蚁的周游的最小值,所对应的路径即为最短路径;否,则回到步骤1.1。

3.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法,其特征在于:步骤五中,A*算法的流程为步骤2.1基本参数设置,输入一个矩阵,其中包含了起始点、终点、障碍物点,并且设置可供选择路径表open表和已经经过的路径表close表;

步骤2.2将起点放入close表中,并且将起始点上下左右4个节点放入open表中;

步骤2.3根据下面公式计算出open表中4个点的路径代价F,选取代价最小的节点A;

F=G+H

上式中,G表示当前方格距离起始方格的欧式距离,H表示当前方格距离终点方格的路径耗费;

步骤2.4将点A放入close表中,清空open表;

步骤2.5判断当前close表中是否有终点节点,如果有则程序结束;如果没有则进入步骤2.6;

步骤2.6将当前点的上下左右4个节点放入open表中,计算open表中路径代价最小的节点,将其存入到close表中并清空open表;

步骤2.7判断close中是否包含终点,是,则结束程序;否,则回转到步骤2.6。

4.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法,其特征在于:步骤三中,设定网格长宽S范围为1-4m。

5.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法,其特征在于:步骤三中,建立黑区所采用的网格点裕度为3-6个。