[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

说明书

本发明公开了一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法，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；确认航线的起始点、途经点以及终点，确定初始航线；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；判断每段航线所在线段是否经过障碍物，如果航线经过黑区，则从起点开始判断，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。本发明引入黑区，综合了A*和蚁群混合算法混合使用的优点，使得规划的无人机航迹更合理，路径更短，无人机耗能更少。

技术领域

本发明属于无人机路径规划领域，涉及一种无人机航迹规划，具体涉及一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法。

背景技术

现如今无人机已经应用到了许多领域，伴随着快递行业的迅速发展，快递也逐渐变成人们生活中的刚性需求。然而随着各大快递公司竞争的日益激烈，人们对快递运输所消耗时间和成本的要求变得越来越高。然而由于陆地上的交通等因素的限制，如今陆地运输快递时间已很难有较大的突破了。因此使用无人机对快递进行运输则成为各大快递公司所关注的重点。近10年来中国快递始终保持高速发展。年复合增长率高达40％，并且其业务量由2006年的30亿件增长到2017年的400亿件。并且在近3年来快递业务量增长尤为惊人。国内外各大快递公司都大力发展无人机快递。由此可以预见未来无人机快递走向普及化只是一个时间问题。无人机快递凭借其成本低、效率高、迅速性等优势使得无人机的普及化指日可待。然而稳定的智能无人机必须需要一套灵敏度高并且自动化程度高的智能巡航系统。

而现有技术中无人机航迹规划常见的有是A*和蚁群混合算法规划，但每种算法都有其各自的优点和缺陷，现有技术中也都是独立使用，由于原理不同放在一起使用具有一定的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种引入黑区的A*和蚁群混合算法的快递无人机航迹规划方法，克服A*和蚁群混合算法各自的缺点，综合两者的优点，提出一种规划无人机航迹更优的算法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

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，按照上述所述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。

作为改进，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；