[发明专利]文化综合体装备的多路径规划方法

权利要求书

1.一种文化综合体装备的多路径规划方法，其中，该方法包括：

根据文化综合体装备的规划任务建立新坐标系，包括：根据文化综合体装备的规划任务确定路径的起点和终点；根据所述起点和所述终点建立新坐标系；以及建立所述新坐标系与原坐标系之间的对应关系；

在所述新坐标系中随机生成多条路径，其中，每个雇佣蜂对应一条路径，多个雇佣蜂组成一个种群，在所述新坐标系中随机生成多条路径的步骤，包括：在所述新坐标系中确定所述起点和所述终点对应在X’轴上的X’轴起点和X’轴终点，垂直于X’轴的多条直线将所述X’轴起点和所述X’轴终点之间的连线均分；针对每个雇佣蜂，在所述多条直线的每条直线上随机选取中间点，其中，所述中间点的y’值位于规划地图内；以及针对每个雇佣蜂，将所述起点、所述终点和随机选取的中间点连接起来，形成该雇佣蜂对应的初始路径；

基于多种群蜂群算法更新每个雇佣蜂的路径，包括：根据每个所述初始路径的路径属性，利用不同的目标函数计算所述初始路径的初始目标函数值，其中，所述路径属性包括可行和不可行，所述目标函数包括可行路径目标函数和不可行路径目标函数；针对每个种群，根据所述初始目标函数值选取多条初始路径作为该种群的蜜源路径；利用位置更新函数更新每个所述雇佣蜂的所述初始路径得到每个雇佣蜂对应的第一更新路径；根据每个所述第一更新路径的路径属性，利用不同的目标函数计算所述第一更新路径的第一目标函数值，其中，所述路径属性包括可行和不可行，所述目标函数包括可行路径目标函数和不可行路径目标函数；根据所述第一目标函数值和所述初始目标函数值确定是否利用所述第一更新路径更新所述初始路径；针对每个种群，利用轮盘赌法从该种群对应的蜜源路径中选取一个蜜源路径作为第一观察蜂路径，并计算所述第一观察蜂路径的第二目标函数值；以及针对每个种群，根据每个雇佣蜂的当前路径对应的第三目标函数值和所述第二目标函数值确定是否更新第一观察蜂路径；

基于精英制多种群路径规划算法替换每个种群内至少一个雇佣蜂的路径，包括：从每个种群中选取该种群对应的雇佣蜂记忆的多个第一最佳路径，其中，一个第一最佳路径对应一个雇佣蜂，每个种群对应的多个第一最佳路径对应的雇佣蜂组成该种群的第一精英雇佣蜂群，所述第一最佳路径包括所述初始路径和/或所述第一更新路径；利用交叉函数计算每个第一最佳路径与其余种群对应的多个第一最佳路径的第一交叉函数适应度；利用不同的目标函数计算每个第一最佳路径的第四目标函数值，其中，所述目标函数包括可行路径目标函数和不可行路径目标函数；针对每个种群，根据所述第一交叉函数适应度从该种群的第一精英雇佣蜂群中选取至少一个第一精英雇佣蜂，并根据所述第四目标函数值从该种群的第一精英雇佣蜂群中选取至少一个第二精英雇佣蜂，并将所述至少一个第一精英雇佣蜂和所述至少一个第二精英雇佣蜂组成该种群的第一混合精英雇佣蜂群；针对每个种群，利用交叉函数计算所述至少一个第二精英雇佣蜂中的每个第二精英雇佣蜂对应的第一最佳路径与该种群的第一混合精英雇佣蜂群中的其余精英雇佣蜂对应的第一最佳路径之间的第二交叉函数适应度；针对每个种群，根据所述第二交叉函数适应度从所述至少一个第二精英雇佣蜂中选取一个第三精英雇佣蜂；以及针对每个种群，利用所述第三精英雇佣蜂对应的第一最佳路径和所述至少一个第一精英雇佣蜂对应的第一最佳路径替换该种群内至少一个雇佣蜂的当前路径，其中，一条第一最佳路径替换一条当前路径；以及

经过预定次数的更新和替换后每个种群输出至少一条最优路径，

其中，所述可行路径目标函数F_fea的计算公式如下：

上述公式中，f₃表示路径的总长度；k表示调整路径平滑度比重的权重调节因子；f₄表示路径的平滑度；C表示恒定参数，

所述不可行路径目标函数F_in的计算公式如下：

上述公式中，f₁表示不可行段和总路段的比值；f₂表示障碍物重叠总长度和当前路径总长度的比值；f₃表示路径的总长度；w表示调整路径总长度比重的权重调节因子，

所述位置更新函数的公式如下：

上述公式中，i表示雇佣蜂在种群中的序号；ω表示用于调节位置更新函数收敛能力的权重调节因子；r₁和r₂表示0到2之间的随机常数；t表示迭代次数，即当前正在进行第几次迭代；d表示初始路径中间点的序号；表示在第t次迭代中，第i个雇佣蜂记录的第d个中间点的最佳坐标位置；表示在第t次迭代中，第i个雇佣蜂随机选择的蜜源路径的第d个中间点的坐标位置；表示在第t次迭代中，第i个雇佣蜂的第d个中间点的坐标位置；表示在第t次迭代中，第i个雇佣蜂的第d个中间点坐标位置更新时的前进步长，

所述交叉函数采用以下公式：

其中，上式中，e表示其他种群中精英雇佣蜂的序号；n表示当前第一最佳路径的路径段的序号；表示当前第一最佳路径的第n段与其他种群第e个精英雇佣蜂的第一最佳路径之间的交叉点数；F_C表示交叉函数适应度。