[发明专利]一种基于改进萤火虫算法的AUV三维航路规划方法

权利要求书

1.一种基于改进萤火虫算法的AUV三维航路规划方法，其特征在于：

（1）对水下潜器三维路径规划进行建模和萤火虫种群初始化：

（1.1）对航行空间抽象建模：

在水下潜器三维路径规划范围内建立全局坐标系Oxyz，以起点和终点建立航行空间ABCD-EFGH，将X、Y、Z三个方向中跨度最大的方向进行等间隔划分，得到一组相互平行的平面，平面的个数与航路点的个数相同，每一个平面包含一个待求路径点，将起点、每个平面内的航路点及终点顺次连接起来得到一条路径；

（1.2）萤初始化火虫算法种群：

解空间P＝[p₁,p₂,...,p_n]∈R^m×n，其中n为萤火虫种群的规模，一只萤火虫代表一条路径，m为萤火虫解的维度，对应为路径的节点个数，令P中的每个向量p_i＝x_ji+y_jj+z_jk，其中x_j,y_j,z_j∈R^m，将pi在X、Y、Z三个方向进行初始化，设Y向为等距分割方向，则pi在Y向均匀取点，p_i在X、Z方向随机取点：

xi=rand,Xmin<rand<Xmaxyi=i×LSDn-1+yszi=rand,Zmin<rand<Zmax;]]>

（2）计算目标函数值：

目标函数值由路径节点直线段长度和进入障碍物的惩罚值构成：

Value=Σi=1n-1Si+(k1+k2)L]]>

其中S_i代表第i个直线段长度，k₁和k₂分别是进入障碍物的节点数和中间节点数；

（3）计算自适应参数：

采用均衡度来衡量种群的分布：

dis(S)=1Dim·Σi=0DimΣl=1n(PNumN-ail)2]]>

其中,Dim是每个萤火虫的维数，PNum为萤火虫数目，N是维变量取值域的等分数，a_ij是在第l个等分区域中对应的第i维的维变量个数，其中，PNum≤N，

调整参数：计算均衡分布度dis(S)，令η＝dis(S)，以η调节参数α和γ：

αi=αb+exp(-η)(αe-αb)γi=γb+exp(-η)(γe-γb)]]>

其中α_b、γ_b表示参数的初始值，α_e、γ_e表示参数的最终值；

（4）比较萤火虫之间的亮度，更新萤火虫的位置：

根据萤火虫算法的运行机制，通过两两比较，及时更新每个萤火虫的解空间：

p(i)=p(i)+k·βij(p(i)-p(i))+2α·(rand-0.5)k=Light(j)/Light(i),]]>

其中p代表解向量，i代表待更新萤火虫，j代表相比待更新萤火虫较优的萤火虫；

（5）添加辅助规划算子：

（5.1）添加排除算子；

（5.2）添加变异算子；

（5.3）添加收缩算子；

（6）当满足算法迭代停止条件则输出最优路径，水下潜器三维路径规划结束，输出最后一次迭代的最优路径。