基于改進(jìn)勢(shì)場(chǎng)蟻群算法的波浪動(dòng)力滑翔器路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、波浪動(dòng)力滑翔器作為一種以波浪能為驅(qū)動(dòng)力的新型海洋觀測(cè)平臺(tái)，在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。波浪動(dòng)力滑翔器依靠其獨(dú)特的雙體結(jié)構(gòu)將波浪能轉(zhuǎn)化為前行推動(dòng)力，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)海洋監(jiān)測(cè)工具需要定期能源補(bǔ)給的缺點(diǎn)，不僅節(jié)約了能源、減少了花費(fèi)，而且具有高強(qiáng)的續(xù)航能力和環(huán)境適應(yīng)性。然而復(fù)雜多變的海洋環(huán)境和波浪動(dòng)力滑翔器的動(dòng)力源特點(diǎn)，使波浪動(dòng)力滑翔器的路徑規(guī)劃變得尤為困難，傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法已經(jīng)不能滿足波浪動(dòng)力滑翔器的航行需求。因此為了規(guī)劃出一條航行速

2、度快、花費(fèi)時(shí)間短、無碰撞的最優(yōu)航行路線，需要設(shè)計(jì)一種適合于波浪動(dòng)力滑翔器特點(diǎn)的新型算法。傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法有很多，如模擬退火算法、遺傳算法、禁忌搜索算法、蟻群算法等等。然而，與其他路徑規(guī)劃算法相比，蟻群算法具有適合規(guī)劃波浪動(dòng)力滑翔器路徑的一大優(yōu)勢(shì)，即能夠利用信息正反饋機(jī)制動(dòng)態(tài)地響應(yīng)外界環(huán)境的變化并能夠通過分布式并行計(jì)算機(jī)制提高運(yùn)算效率。因此選用蟻群算法作為規(guī)劃波浪動(dòng)力滑翔器路徑的基礎(chǔ)算法。
　　本文首先將人工勢(shì)場(chǎng)合力引入到啟發(fā)信息

3、中組成勢(shì)場(chǎng)蟻群算法來彌補(bǔ)蟻群算法存在的不足，其次綜合考慮影響波浪動(dòng)力滑翔器速度的主要環(huán)境因素，之后采用精英策略改進(jìn)迭代過程中的信息素更新策略，最后根據(jù)障礙物漂移情況，實(shí)時(shí)改變波浪動(dòng)力滑翔器的路徑。將改進(jìn)后的勢(shì)場(chǎng)蟻群算法作為波浪動(dòng)力滑翔器的路徑規(guī)劃算法。利用柵格算法搭建不同的海洋環(huán)境模型，驗(yàn)證改進(jìn)后的勢(shì)場(chǎng)蟻群算法的性能。從仿真結(jié)果可以看出，改進(jìn)的勢(shì)場(chǎng)蟻群算法能適用于不同的海洋環(huán)境，可根據(jù)波浪動(dòng)力滑翔器的特點(diǎn)尋找路徑短、速度快、無碰撞的最優(yōu)