【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水产养殖，属于一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法。
技术介绍
1、传统河蟹养殖投饵方式主要是人工撑船投饵，存在劳动强度大、效率低下、投饵不均匀等问题。河蟹养殖无人投饵船能够大幅降低人工劳动强度，增加工作效率，提高河蟹养殖经济效益。河蟹养殖池塘的特点为池塘面积不大、多个池塘集中、形状不规则且无序分布，若作业船只在一个池塘中进行作业，则成本高且利用率低，因而需要作业船能够转塘进行多池塘投饵作业，提高投饵船利用率。面对多池塘集中无序分布的作业环境特点，需要考虑如何实现各池塘之间的遍历衔接，并且满足作业船遍历各池塘所产生的代价最低，提高作业船作业效率。
2、模拟退火算法是解决路径规划问题的常用方法之一，然而传统模拟退火算法存在算法效率较低，解的质量较差的问题，无法满足水产养殖作业船多池塘高效作业转塘路径规划要求。因此本专利技术提出一种基于改进模拟退火算法的水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，提高作业船利用率和作业效率。
技术实现思路
1、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现：
3、1、一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、步骤s1：对池塘区域整体环境进行扫描形成边界数据；
5、步骤s2：为确保作业船安全作业，采用等距离线法和边界代数法对二维池塘多边形区域进行区域填充，并将池塘
6、步骤s3：设定区域内所有池塘的位置信息，选定起始池塘；
7、步骤s4：通过改进射线法对扫描生成的数据进行处理，计算各个池塘之间的转塘距离，规划出作业船在各池塘的最佳转塘点位置，生成区域内所有池塘距离最短的转塘拓扑图；
8、步骤s5：采用改进模拟退火算法规划出整个作业区域的最优转塘路径。
9、优选的，步骤s1扫描整体池塘区域，进行数据收集，并通过计算机形成池塘区域整体地图图像和位置数据。
10、步骤s2具体为：
11、步骤s21：建立多池塘区域坐标系，筛选出坐标系中池塘边界轮廓点横坐标的最小值xmin和最大值xmax，设置垂直于横轴的平行等距离线的间距值，计算出第一条平行线的横坐标值a1，横坐标值a1与后续第i条平行等距离线的横坐标ai的计算方法为：
12、
13、ai＝ai-1+c
14、其中，[]为表示向下取整运算，i＝2,3,4,...,n，α为调整参数，且0＜α＜1，c为等间距平行线的间距；
15、步骤s22：判断当前平行等距离线与池塘区域轮廓是否相交，如果(ai-xj)(ai-xj+1)≥0，则说明没有交点，返回步骤s21，计算下一条平行等距离线的横坐标；否则根据下式计算该平行线与轮廓边界的交点纵轴坐标bi并保存：
16、
17、其中，(xj,yj)、(xj+1,yj+1)分别表示第j个、j+1个轮廓点的坐标；
18、步骤s23：判断ai的值是否大于池塘顶点横坐标最大值xmax，如果小于池塘顶点横坐标最大值xmax，则继续计算下一条平行线的横坐标，否则退出；
19、步骤s24：根据边界代数法，将池塘边界的拓扑信息通过代数运算将池塘边界位置信息赋予各个栅格点，完成对池塘的区域填充。
20、优选的，步骤s3确定区域内各个池塘的位置信息，并在完成填充并栅格化的二维图像上选择起始池塘位置，用于路径的规划。
21、步骤s4具体为：
22、步骤s41：输入所有池塘边界顶点坐标集合{p1,p2,……,pn}，对各顶点进行16方向射线搜索，获得每个顶点搜索到的与其他池塘边界的交点集合{p11,p12,…,p1z,p21,p22,…,p2z,……,pn1,pn2,…,pnz}；输入各个池塘边界中点的坐标点集合{m1,m2,……,mn}，对各个边界中点分别进行边界的垂线方向射线搜索，获得每个边界中点搜索到的与其他池塘边界的交点坐标点集合{m11,m12,…,m1z,m21,m22,…,m2z,……,mn1,mn2,…,mnz}；
23、步骤s42：计算每个顶点到其他池塘边界的欧氏距离
24、
25、其中，pi为第i个池塘顶点的坐标，(pxi,pyi)为pi的坐标，pij为第i个顶点的射线与其他池塘边界交点的坐标，(pxij,pyij)为pij的坐标；
26、求解每个池塘顶点到相邻池塘边界的欧氏距离的最小值dpef(i)方法为：
27、
28、其中，e为当前池塘顶点所属的池塘序号，f为相邻的被转入池塘的序号；
29、步骤s43：计算各个边界中点到其他池塘边界的欧氏距离
30、
31、其中，mi为第i个边界中点的坐标，(mxi,myi)为mi的坐标，mij为第i个池塘边界中点的射线与其他池塘边界交点的坐标，(mxij,myij)为mij的坐标；
32、求解每个池塘边界中点到相邻池塘边界的欧氏距离的最小值dmef(i)方法为：
33、
34、其中，e为当前池塘顶点所属的池塘序号，f为相邻的被转入池塘的序号；
35、步骤s44：重复执行步骤s42和步骤s43，得出各个顶点到相邻池塘的最短转塘距离，并存入集合得出各个边界中点到相邻池塘的最短转塘距离，并存入集合
36、步骤s45：将集合a中的元素和集合b中的元素进行同下标对比，取其中最小值作为e池塘到f池塘的最短转塘距离；
37、步骤s46：遍历完所有池塘，得到各个池塘到其相邻池塘的最短转塘距离和对应边界点，规划出各个池塘的作业船最佳转塘点位置，得到作业区域内各个池塘之间距离最短的转塘拓扑图。
38、步骤s5具体为：
39、步骤s51：输入数据，包括转塘拓扑图、各个池塘之间最短转塘距离，建立目标函数f为：
40、
41、其中，ω为转塘权重系数，g为参与转塘的池塘个数，dt为第t个池塘的最短转塘距离；
42、步骤s52：初始化模拟退火算法参数，选定初始控制温度t0，马尔可夫链长度l0，迭代次数k＝0，降温函数为tk＝t0×0.99k，降温次数阈值为ρ；
43、步骤s53：在解空间中随机生成初始解i0，当前解i＝i0，计算目标函数f(i)的值；
44、步骤s54：在可行解空间中产生新解j，计算目标函数f(j)的值；
45、步骤s55：根据metropolis准则判断是否接受新解为当前解，若新解优于当前解即f(i)≥f(j)，接受新解为当前解；否则依照概率接受新解，即当时，接受新解为当前解；
46、步骤s56：重复执行l0次步骤s54和步骤s55，得到链长为l0的马尔可夫过程下的最优解并保存；
47、步骤s57：降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1扫描整体池塘区域，进行数据收集，并通过计算机形成池塘区域整体地图图像和位置数据。
3.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤S3确定区域内各个池塘的位置信息，并在完成填充并栅格化的二维图像上选择起始池塘位置。
5.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述的步骤S5具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤s1扫描整体池塘区域，进行数据收集，并通过计算机形成池塘区域整体地图图像和位置数据。
3.根据权利要求1所述的一种水产养殖作业船多池塘作业转塘路径规划方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括以下步骤：
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙月平，方正，王红，汪彦彤，郭佩璇，赵德安，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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