基于精英人工鱼群的植保无人机编队航迹规划方法.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CN106651021A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611168620.1(22)申请日2016.12.16(71)申请人新疆疆天航空科技有限公司地址832000新疆维吾尔自治区石河子市北泉镇大连西路八号511室(72)发明人田敏江岩周杰(74)专利代理机构北京中恒高博知识产权代理有限公司11249代理人冯燕云(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G01C21/20(2006.01)G06N3/00(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称基于精英人工鱼群的植保无人机编队航迹规划方法(57)摘要本发明公开了基于精英人工鱼群的植保无人机编队航迹规划方法，所述规划方法包括以下步骤：S1，用二进制序列对无人机和航迹进行编码，将不同的编队航迹规划结果对应为人工鱼；S2，用随机数对人工鱼群进行初始化；S3，计算每只人工鱼的目标函数值；S4，每条人工鱼依次进行觅食行为、聚群行为、追尾行为和随机行为；S5，在所有人工鱼进行如上四种行为后，对精英人工鱼进行保留并开始新一轮迭代过程;S6，判断是否达到指定迭代次数；如果达到，则在到达指定迭代次数后输出最优人工鱼作为植保无人机编队航迹；如果未达到，则返回步骤S3。CN106651021ACN106651021A权利要求书1/2页1.基于精英人工鱼群的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述规划方法包括以下步骤：S1，用二进制序列对无人机和航迹进行编码，将不同的编队航迹规划结果对应为人工鱼；S2，用随机数对人工鱼群进行初始化；S3，计算每只人工鱼的目标函数值；S4，每条人工鱼依次进行觅食行为、聚群行为、追尾行为和随机行为；S5，在所有人工鱼进行如上四种行为后，对精英人工鱼进行保留并开始新一轮迭代过程;S6，判断是否达到指定迭代次数；如果达到，则在到达指定迭代次数后输出最优人工鱼作为植保无人机编队航迹；如果未达到，则返回步骤S3。2.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：用二进制序列对无人机进行编码，以便进行目标函数的计算，设置精英人工鱼群算法的算法参数，具体包括鱼群中人工鱼的数量M，人工鱼的视野距离N，拥挤程度L，随机步长P，以便算法正常运行，再根据作物遭受虫灾的严重程度和喷药所需的燃料成本计算得到采用每种航迹进行喷药所能获得收益得到无人机每条航迹的具体收益程度设置目标函数。3.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据作物遭受虫灾的严重程度和喷药所需的燃料成本进行归一化，对每只人工鱼进行编码，并用随机数对鱼群中的每一条人工鱼进行初始化。4.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S3中计算人工鱼的目标函数值，并将目标函数值最优的人工鱼保存为精英人工鱼，精英人工鱼不参与后面的游动过程，包括不进行觅食行为、聚群行为、追尾行为和随机行为。5.根据权利要求4所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，如果鱼群中有比原精英人工鱼更优的人工鱼，则用该人工鱼替代精英人工鱼，完成精英人工鱼的更新。6.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S1中，人工鱼的数量M=50。7.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S4中的觅食行为的步骤包括：在人工鱼的视野范围内随机生成一个新的人工鱼，如果新的人工鱼的目标函数值优于当前人工鱼，则用新的人工鱼替换当前的人工鱼，并进入聚群行为，否则直接进入聚群行为。8.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S4中，聚群行为的步骤包括：人工鱼群计算当前视野内的人工鱼数量，并计算出所有视野内人工鱼的中心位置，然后将中心位置的人工鱼的目标函数值与原人工鱼进行比较，如果新的人工鱼的目标函数值优于当前人工鱼，则用新的人工鱼替换当前的人工鱼，并进入追尾行为，否则直接进入追尾行为。9.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特2CN106651021A权利要求书2/2页征在于，所述步骤S4中的追尾行为的步骤包括：计算当前人工鱼视野内所有人工鱼的最高目标函数值，如果最高目标函数值优于当前人工鱼，则用当前人工鱼游向最高目标函数值对应的人工鱼，并跳过随机行为，否则直接进入随机行为。10.根据权利要求1所述的基于精英人工鱼群的的植保无人机编队航迹规划方法，其特征在于，所述步骤S4中的随机行为的步