[发明专利]步行器测力系统中的蚁群遗传融合标定方法

权利要求书

1.一种步行器测力系统中的蚁群遗传融合标定方法，其特征是，通过粘贴在步行器框架上的12路应变片传感器，由传感器得到的12路电压信号U＝[U₁，U₂，Λ，U₁₂]^T，以及对应的HRV六维力信息，为建立二者的关系，即确定标定矩阵C，初期用遗传算法得到蚁群算法的初始信息素，后期在已知初始信息素的基础上，利用蚁群算法迅速求得最优解，即最优的标定矩阵。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，算法的具体实现步骤：

Step1：初始化遗传算法控制参数，包括：种群规模N，杂交概率P_c，变异概率P_m；

Step2：设置遗传算法结束条件，即最大遗传代数G；

Step3：随机生成种群R(g)，R(g)中的N行代表N个由二进制码表示的个体：

标定矩阵共有6×12＝72个元素，每个元素由11个二进制数表示，将标定矩阵的所有元素按列从小到大，行从小到大排列成一行，即该行的第12×(i-1)+1～12×i个元素是标定矩阵的第i行的元素，其中i＝1，2，3，4，5，6，然后将每个元素由n个二进制数表示，具体编码由遗传算法和蚁群算法完成，其中，在遗传算法中，这组二进制数作为染色体，在蚁群算法中，这组二进制数作为蚂蚁所走的路径，通过算法的寻优，可获得最优的用一组二进制数表示的标定矩阵，n决定了二进制编码的精度，n＝11；

由算法可得到用来表示标定矩阵的二进制数，按顺序，每11个二进制数表示一个元素，需按下面的公式解码为标定矩阵中的元素：

x=(-1)A×[a+S2n-2-1×(b-a)]]]>

进行二进制解码，可得到标定矩阵的所有72个元素，其中，n是标定矩阵中表示每个元素所需的二进制编码的位数；A是n位二进制码的最高位，代表该元素x的符号：当A为0时，x为正，否则，为负；S是后n-1位二进制码转换成十进制数的值；x的绝对值的取值范围被估计在区间[a，b]上，n越大，所求结果越精确，但计算量也随之增大，本发明中n＝11；由线性标定的结果，估算出a＝0，b＝30因为标定矩阵有6×12＝72个元素，所以每行有11×72＝792个二进制码，g是遗传代数且g＝0；

Step4：计算R(g)中N个个体的适应度F_i(i＝1，2，…，N)，即对应个体解码成标定矩阵的标定误差的倒数，对于R(g)中第i个个体解码出的标定矩阵，其标定误差计算公式为是由第i个个体解码成的标定矩阵C计算所得的HRV，F_e是实验测量得到的HRV；

Step5：根据个体适应值确定每个个体的概率，根据赌轮选择策略选择两个父体，由杂交概率和变异概率，选择执行变异操作的位置，并将所得两个后代插入新群体中；

Step6：更新新一代个体的适应值。若g小于G，，g＝g+1，重复Step5；否则，转入下一步；

Step7：选择适应能力强的10个个体，放入集合中，作为最优解集合；

Step8：信息素的初值设置：τ_S＝τ_C+τ_G，其中，τ_C是一个常数，即算法中的初始信息素浓度，τ_G是遗传算法求解结果转化的信息素值，由遗传算法可得到10个最优解的集合，对于第i个最优解对应的蚁群算法中的路径，其适应度越大，τ_G越大，

如果10个最优解中有若干个相同的解，则该解对应的τ_G即为所有相同解的的和。Step9：参数初始化：令时间t＝0和循环次数N_c＝0，设置最大循环次数N_cmax，将m只蚂蚁置于起始点；

Step10：蚂蚁根据伪随机比例原则选择结点，每选择一个结点，进行局部信息素更新。

Step11：待走完完整的路径后，将每只蚂蚁走过的路径解码成标定矩阵，计算所有蚂蚁选择的标定矩阵的标定误差，(i＝1，2，…，m)，对误差最小的最优路径，进行全局信息素更新，N_c＝N_c+1；

Step12：若标定误差小于某个值或达到最大循环次数，标定结束；否则，蚂蚁重置于起始点，转入step10。