[发明专利]一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法

权利要求书

1.一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先确定障碍坐标和网点快递柜坐标，忽略禁飞区和障碍物，使用蚁群算法做出一条轨迹；

步骤二、确认航线的起始点、途经点以及终点，连接各网点快递柜，确定初始航线；

步骤三、建立网格点，设定网格长宽均为S米，沿障碍物或禁飞区边缘建立至少3个网格点的裕度，障碍物网格和其周围裕度的网格定义为黑区，按照步骤三的方法对每个障碍物或禁飞区建立黑区；

步骤四、判断每段航线所在线段是否经过障碍物，判断方法为每隔L米选取该段航线上的点(x,y)是否满足在黑区边缘顶点所在的集合内；

步骤五、如果航线经过黑区，则先确认航线的起始点、途经点以及终点，从起点开始判断，依次使用A*算法，直至航线均绕过所有障碍物或禁飞区为止，完成快递无人机航迹规划；

所述步骤一中，蚁群算法的步骤如下：

步骤1.1首先初始化，在n个城市中随机放入m只蚂蚁，且将当前蚂蚁所在的城市加入到该蚂蚁的禁忌表中，此时，各边上的信息素含量是相等的，并设信息素含量τ_ij(0)＝C，C为常数；

步骤1.2t时刻，蚂蚁从城市i转移到城市j的转移概率选择路径，同时将城市j加入禁忌表中；

步骤1.3判断蚂蚁k的禁忌表中是否包含有所有城市，若是，则蚂蚁k完成一次周游，蚂蚁k所走过的路径便是一个可行解；否则回到步骤1.2；

步骤1.4经过n时刻，当蚂蚁完成一次周游时，各路径信息素含量要根据下面公式调整：

式中为蚂蚁k由点i向点j转移的概率；α表示轨迹的相对重要性，β表示能见度的相对重要性；τ_ij(t)表示t时刻路径ij的信息素含量；η_ij(t)表示t时刻路径ij的能见度，一般取η_ij＝1/d_ij，d_ij表示城市i到城市j的距离；allowed_k表示可供蚂蚁k选择的城市；τ_is(t)表示t时刻路径点i到点s的信息素含量，η_is(t)表示t时刻路径点i到点s的能见度；

步骤1.5判断是否达到最大迭代次数，是，求出蚂蚁的周游的最小值，所对应的路径即为最短路径；否，则回到步骤1.1；

步骤五中，A*算法的流程为

步骤2.1基本参数设置，输入一个矩阵，其中包含了起始点、终点、障碍物点，并且设置可供选择路径表open表和已经经过的路径表close表；

步骤2.2将起点放入close表中，并且将起始点上下左右4个节点放入open表中；

步骤2.3根据下面公式计算出open表中4个点的路径代价F，选取代价最小的节点A；

F＝G+H

上式中，G表示当前方格距离起始方格的欧式距离，H表示当前方格距离终点方格的路径耗费；

步骤2.4将点A放入close表中，清空open表；

步骤2.5判断当前close表中是否有终点节点，如果有则程序结束；如果没有则进入步骤2.6；

步骤2.6将当前点的上下左右4个节点放入open表中，计算open表中路径代价最小的节点，将其存入到close表中并清空open表；

步骤2.7判断close中是否包含终点，是，则结束程序；否，则回转到步骤2.6。

2.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法，其特征在于：步骤三中，设定网格长宽S范围为1-4m。

3.如权利要求1所述的快递无人机航迹规划方法，其特征在于：步骤三中，建立黑区所采用的网格点裕度为3-6个。