一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法，该方法首先建立水面无人艇的数学模型，初始化该方法的参数；其次，随机化多条路径以及各个粒子的初始位置和加速度，建立旋转坐标系；然后，按照基于动态惯性权值的规则更新粒子的惯性质量，按改进后的万有引力方法对粒子速度进行更新。最后，按每个粒子更新后的速度和优胜劣汰的选择对粒子的位置更新，若迭代次数大于最大迭代次数，则退出循环；否则，返回上一步进入下一迭代；将得到的最优路径坐标进行坐标反变换，并输出结果。

A route planning method for surface unmanned craft based on gravity search

The invention discloses an unmanned surface vehicle path planning method of gravitational search based on the mathematical model of this method firstly USV, initialize the parameters of the method; secondly, random multiple paths and each particle's initial position and acceleration, rotating coordinate system are established; then, according to the inertial mass particle inertia dynamic update the weights based on the rules, according to the gravity of the improved method of particle velocity updating. Finally, to update the position of the particles in each particle after the update speed and the survival of the fittest, if the number of iterations is greater than the maximum number of iterations, then exit; otherwise, return to step into the next iteration; the optimal path coordinate by coordinate transform, and output results.

【技术实现步骤摘要】
一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法
本专利技术涉及路径搜索技术，具体涉及一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法。
技术介绍
水面无人艇(unmannedsurfacevehicle，USV)可承担情报收集、海上侦察监视、精确打击、搜捕、水文地理勘察、反恐、海洋封锁支持等功能，在海洋科研、海洋开发和军事领域具有极其广泛的应用前景，已经成为国内外智能化装备的研究方向之一。目前已有多种无人艇应用于军事、科研等领域，其中以美国的“SPAR-TAN”和以色列的“Protector”为典型代表。自主航线规划是实现水面无人艇自治航行的重要环节。路径的选择目标是要求得的路径路程为所有路径之中的最小值。万有引力搜索算法(gravitationalsearchalgorithm，GSA)是由伊朗的克曼大学教授EsmatRashedi等人于2009年提出的一种源于对物理学中的万有引力进行模拟的新的优化搜索技术，与粒子群算法(particleswarmoptimization，PSO)相似，是一种元启发式算法，它通过群体中各粒子之间的万有引力相互作用产生的群体智能指导优化搜索，而且它是一种新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将水面无人艇的原坐标系Oxy转化成以起点和终点连线为横轴的新坐标系Ox’y’，将x’轴D等分，根据万有引力搜索算法得出的数据，优化每个等分点垂线上的y’坐标，得到一组由y’坐标组成的数据，将得出的新坐标一一连接，得到一条连接起始点和终点的路径，进而建立一个关于D维函数优化的水面无人艇航路规划数学模型，所采用的坐标系的转换公式为：

【技术特征摘要】
1.一种基于万有引力搜索的水面无人艇航路规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将水面无人艇的原坐标系Oxy转化成以起点和终点连线为横轴的新坐标系Ox’y’，将x’轴D等分，根据万有引力搜索算法得出的数据，优化每个等分点垂线上的y’坐标，得到一组由y’坐标组成的数据，将得出的新坐标一一连接，得到一条连接起始点和终点的路径，进而建立一个关于D维函数优化的水面无人艇航路规划数学模型，所采用的坐标系的转换公式为：其中，(x,y)是原坐标系Oxy上的路径点，(x’,y’)是新坐标系Ox’y’上的路经点，θ为原坐标系Oxy转为新坐标系Ox’y’的角度，ST表示原坐标系Oxy下起始点到终点的向量；步骤二：初始化改进的万有引力搜索算法的参数，所述参数包括优化维数D、种群规模M、最大迭代次数Kmax、水面无人艇的起点S和水面无人艇的终点T；步骤三：随机初始化N条路径以及各个粒子的初始位置和加速度，建立旋转坐标系，然后将所述旋转坐标系的横轴D等分；步骤四：计算在t时刻所述N条路径中的每条路径的适应度值fitness、最好适应度值best(t)和最坏适应度值worst(t)，并更新引力常数G(t)；步骤五：按照以下式子更新粒子的惯性质量Mi(t)：其中，mi(t)表示第i个粒子在t时刻的质量，fiti(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志宇，尚明栋，李阳，李垣江，周涛，刘润邦，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32