基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法，根据矿井内部纵向切面图，采用指定的矿井栅格化密度下的栅格数据模型表示地图环境，将矿井中的可达路径点通过离散方格表示为栅格化矿井可达位置矩阵；确定任务的优化目标和约束条件；使用改进的差分进化算法求解最优矿井数字孪生系统漫游路径规划方案，能够借助差分进化算法全局收敛能力强、稳健性高以及不需要借助问题的特征信息的特点，将固定的差分策略替换为能够从4种差分策略中进行自适应选择，同时添加了多项式变异作为额外的变异方法，提升了算法跳出局部最优的能力，解决了现有技术中漫游路径规划方法容易陷入局部最优解以及收敛速度慢的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法


[0001]本专利技术属于路径规划
，涉及一种规划方法，具体是一种基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法。

技术介绍

[0002]数字孪生系统平台着重于数据世界中物理对象的再现、分析、决策，能够有效对矿井进行监测与分析。在数字孪生系统平台，为了使用户能够漫游数字孪生系统的各个场景，需要进行漫游路径规划，路径规划是指在给定起点终点的情况下漫游所有用户需要查看的场景，同时保证路径最短、路径平滑等多个优化目标，是直接影响用户场景探索和沉浸感的关键问题，除此之外，还要考虑路径视角、路径与障碍物的安全距离等多个约束条件，这些约束条件给漫游路径规划带来一定的困难。
[0003]现有的路径规划算法大多由于不适用于区域大、路况复杂的矿井数字孪生系统，存在着容易陷入局部最优解、收敛速度慢等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法，以解决现有技术中漫游路径规划方法容易陷入局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分进化算法的矿井数字孪生系统漫游路径规划方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一，根据矿井内部纵向切面图，采用指定的矿井栅格化密度下的栅格数据模型表示地图环境，将矿井中的可达路径点通过离散方格表示为栅格化矿井可达位置矩阵；其中，每个离散方格包含数字0和1，0代表可达，1代表不可达；步骤二，确定任务的优化目标和约束条件；所述的优化目标包括路径最短和路径平滑；所述的约束条件包括路径视角和路径与障碍物之间的安全距离；步骤三，建立任务的优化目标评价函数F(x)；s.t.g
i
()≤0,i＝1,2,
…
p,h
j
()＝0,j＝1,2,
…
q,其中：X＝(x1,x2,
…
,x
T
)，其中x
i
表示第i个时刻漫游位置对应的离散方格的坐标；T为漫游经过的时刻总数；f
m
(x)表示该任务的第m个优化目标评价函数；表示优化目标权重；g
i
(X)表示漫游路径规划问题中用于约束变量的第i个与路径视角或路径与障碍物之间的安全距离相关的不等式约束，1≤i≤p，p为不等式约束数量；h
j
(X)表示漫游路径规划问题中用于约束变量的第j个与路径视角或路径与障碍物之间的安全距离相关的等式约束，1≤j≤q，q为等式约束数量；步骤四，使用改进的差分进化算法求解最优矿井数字孪生系统漫游路径规划方案，具体包括以下步骤：步骤4.1，设定初始参数；设定算法的最大函数评价次数为maxFE，初始的评价次数FE＝0，种群大小为N，交叉概率为rmp，差分变异概率为mu1，多项式变异概率mu2，四种待选差分策略为DE/rand/1/bin、DE/rand
‑
to
‑
best/2/bin、DE/rand/2/bin、DE/current
‑
to
‑
rand/1；每种差分策略的初始差分策略选择概率均为P
i
＝0.25；步骤4.2，基于待求解的栅格化矿井可达位置矩阵，根据邻域法或随机法生成初始种群；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩保山，刘再斌，范涛，马良，李贵红，李鹏，巨朝晖，高耀全，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：