[发明专利]一种受生物学规则启发的蚁群模拟方法

权利要求书

1.一种受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括以下步骤：

(1)数据预处理阶段：初始化运动场景信息以及蚁群规模和蚁群中每个个体的运动参数；

(2)运动控制阶段：通过运动控制器统一、持续地控制每一个蚂蚁个体无碰撞的移动，创建真实的蚁群群组动画，实现大规模蚁群动画的实时绘制。

2.如权利要求1所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(1)中，所述运动场景信息包括：巢穴、食物源和障碍物；所述运动场景信息还包括外界干扰，所述外界干扰是作用在实时的蚁群运动中使蚁群产生逃离行为的场景信息。

3.如权利要求1所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(1)中，所述个体运动参数包括：蚂蚁个体的位置信息P、移动速度大小speed和方向O，以及其来源信息S_c和运动状态S_m。

4.如权利要求3所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，所述运动状态S_m∈{静止，基础移动，与运动场景信息交互，与邻近的蚂蚁个体交互}，蚂蚁个体的来源信息S_c∈{巢穴，食物源}。

5.如权利要求1所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(2)中，所述运动控制器统一、持续地控制蚁群中每个蚂蚁个体移动，所述控制过程包括如下步骤：

(2-1)随机选择是否进入静止状态；如果个体进入静止状态，短时间内暂停移动，执行步骤(2-6)；否则执行步骤(2-2)；

(2-2)进入基础移动状态，根据当前的运动参数预测蚂蚁个体的目标位置；

(2-3)在设定的有效范围内探测蚂蚁个体的周围环境，判断是否会产生交互，如果满足产生交互的条件，执行步骤(2-4)；如果不满足产生交互的条件，执行步骤(2-6)；

(2-4)转换运动状态，根据运动状态选择对应的运动策略，调整蚂蚁个体的运动参数；

(2-5)进行边界检测和碰撞检测，调整该个体的速度大小、方向以避免出界和碰撞；

(2-6)计算并移动到个体的目标位置；并返回步骤(2-1)进行下一轮计算。

6.如权利要求5所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(2-3)中，所述蚂蚁个体的周围环境的探测过程使用哈希查找的方法。

7.如权利要求5所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(2-4)中，所述的转换运动状态包括由基础移动转换为与邻近的蚂蚁交互、由基础移动转换为与运动场景信息交互、由邻近的蚂蚁交互转换为与运动场景信息交互、由运动场景信息交互转换为静止状态和由静止状态转换为与运动场景信息交互。

8.如权利要求5所述的受生物学规则启发的蚁群模拟方法，其特征在于，步骤(2-5)中，所述碰撞的避免方法使用排斥力模型，构造的碰撞避免公式为：

其中，

f_R为碰撞避免方法为蚂蚁个体选择的移动牵引力；

f₀为蚂蚁个体当前的牵引力；

N为该个体探测到的周围其他蚂蚁个体的个数；

f_d为每个邻近的蚂蚁个体对当前个体产生的排斥力；

w₀和w₁分别为自身牵引力和总排斥力的系数，且w₀+w₁＝1；

w_d为各项排斥力的系数，且