[发明专利]一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法

权利要求书

1.一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：针对一个运动中的集群，获取集群的运动总时长T，采集集群运动过程中每一时刻的每一个个体的位置信息以及速度信息；

步骤2：根据个体每一时刻个体的位置信息以及集群算法的邻居选择规则确定每一时刻每一个体的邻居列表，并以此计算每一时刻的最小子群个体数目N^min；

步骤3：根据步骤2得到的最小子群个体数目N^min，计算集群每一时刻的成群性指标φ^cluster(t)；

步骤4：根据每一个体每一时刻的速度信息，计算集群每一时刻下的一致性指标φ^corr(t)；

步骤5：根据每一个体每一时刻的位置信息，计算集群每一时刻的近邻散度φ^nearest(t)；

步骤6：根据步骤5得到的近邻散度φ^nearest(t)，计算集群每一时刻的密集性指标φ^con(t)；

步骤7：将所有时刻通过步骤2-6得到的集群成群性、一致性、密集性信息在T时长上进行平均，得到集群运动的成群性分析结论F^cluster，一致性分析结论F^corr以及密集性分析结论F^con。

2.根据权利要求1所述一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：步骤3中，根据最小子群个体数目N^min得到当前时刻集群成群性指标φ^cluster(t)，其计算公式为：

φ^cluster(t)＝F₁(N-N^min(t)，N^tol)

其中是为保证各个指标量纲的统一性而设计的传递函数，取值范围为F₁∈(0，1]，当a＝0时，F₁达到最大值1，随着a的增大，F₁逐渐变小并无限接近于0；N为集群个体总数；N^tol＞0为容忍度值，表示设定的成群性指标可以容忍的最小子群个体数目。

3.根据权利要求2所述一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：步骤3中取N^tol＝N/5。

4.根据权利要求1或2所述一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：步骤4中根据每一个体每一时刻的速度信息，计算集群每一时刻下的一致性指标φ^corr(t)公式为

其中v_i，v_j分别为个体i，j在t时刻的速度。

5.根据权利要求4所述一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：步骤5中根据每一个体每一时刻的位置信息，计算集群每一时刻的近邻散度φ^nearest(t)公式为

其中r_ij为t时刻个体i和个体j之间的距离。

6.根据权利要求5所述一种考虑成群性一致性密集性的集群行为量化分析方法，其特征在于：步骤6中根据步骤5得到的近邻散度φ^nearest(t)，计算集群每一时刻的密集性指标φ^con(t)为

φ^con(t)＝F₂(φ^nearest(t)-r^tol，r^tol)

其中是由正态分布的概率密度导出的传递函数，其值在a＝0时取最大F₂(.)＝1，并向两侧平滑衰减，r^tol为个体间距的期望值。