一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115237A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111291877.7(22)申请日2021.11.03(71)申请人中国人民解放军陆军防化学院地址102205北京市昌平区阳坊镇中心北街1号(72)发明人毕坤鹏唐娜晏国辉张宏远付向前陈高云李宁宁(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法(57)摘要本发明提出一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，包括步骤1：辐射危害地域的生成与拓扑化处理；步骤:2:基于K‑means算法对侦察目标聚类；步骤3:基于改进蚁群算法对侦察路径优化；步骤S4:基于人体辐射剂量测算模型确定侦察距离限值；步骤5:合理确定辐射侦察路径和侦察方法。该方法可对辐射侦察目标进行优化聚类，可根据改进蚁群算法实现侦察路径优化，可根据人体吸收剂量限值的确定辐射侦察距离限值，可根据侦察任务和设备编组合理确定侦察路径和侦察方法。本发明可根据核辐射监测设备编组实现侦察目标群任务区分、实现辐射侦察路径最优化、辐射侦察任务与核辐射监测装备的最优匹配，有力地提高核辐射监测设备运用效能，满足辐射侦察任务对辅助决策需求。CN114115237ACN114115237A权利要求书1/3页1.一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1:辐射危害地域的生成与拓扑化处理；步骤S2:基于K‑means算法对侦察目标聚类；步骤S3:基于改进蚁群算法对侦察路径优化；步骤S4:基于人体辐射剂量测算模型确定侦察距离限值；步骤S5:合理确定辐射侦察路径和侦察方法。2.根据权利要求1所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：1.1)根据核监测相关信息和辐射估算模型，绘制出沾染区的辐射危害图；1.2)明确沾染区危害区域的大致范围以及沾染区内需要侦察的目标点位；1.3)对辐射危害地域行拓扑化处理。3.根据权利要求1所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：计算各侦察目标之间的行间距离，其计算公式为：式中：Mi为类Ci中数据对象的均值；p为类Ci中的空间点。4.根据权利要求3所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：在步骤S2中，基于K‑means的侦察目标聚类和任务区分的仿真步骤如下：(1)输入数据矩阵；(2)计算各侦察目标之间的行间距离；(3)选择不同的类间距离进行聚类并分析比较；(4)绘制侦察目标谱系聚类图；(5)根据核辐射监测设备编组情况确定分类数目，输出聚类结果。5.根据权利要求1所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：设蚂蚁群体中蚂蚁的数量为m，辐射危害地域内辐射侦察目标的数量为n，目标之间的距离为dij(i,j＝1,2,...,n)，t时刻目标连接路径上的信息素浓度为τij(t)；初始时刻信息素浓度为τij(0)＝0；蚂蚁k(k＝1,2,3,...,m)在辐射侦察目标搜索过程中会根据路径上信息素浓度的大小来决定访问哪个目标；设表示在t时刻蚂蚁k的目标转移概率，其计算公式为：式中：ηij(t)为启发函数，ηij(t)＝1/dij表示目标之间转移的期望程度；allowk(k＝1,2,3,...,m)为蚂蚁k拟访问的目标集合；α为信息素重要程度因子；β为启发函数重要程度因子。2CN114115237A权利要求书2/3页6.根据权利要求5所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：在步骤S3中，为提高随机搜索能力，又避免陷入局部最优，目标转移概率改进为：7.根据权利要求5或6所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：在步骤S3中，当蚂蚁在释放信息素时，搜索路径上的信息素也在逐渐减少，假定参数ρ(0＜ρ＜1)为信息素的挥发程度，信息素浓度更新值为：式中：为在搜索路径上释放的信息素浓度；Δτij为在搜索路径上释放的信息素浓度之和。8.根据权利要求7所述的一种基于路径优化的多目标辐射侦察方法，其特征在于：在步骤S3中，为提高蚂蚁全局搜索能力和提高寻优速度，信息素挥发程度ρ应在一个合理区间[0.2,0.5]之间合理取值，将信息素挥发程度ρ取值准则如下：式中：M和Mmax为算法目前迭代数以及最大迭代数；运用仿真工具，编写基于改进蚁群智能算法的辐射侦察路径优化仿真程序并进行仿真应用，求出最优辐射侦察路径。9.根据权利要求1所述的一种基于匹配度的化学侦察设备目标分配优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：根据侦察目标聚类