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基于改进蚁群算法的水下滑翔机路径规划
| 论文题名： | 基于改进蚁群算法的水下滑翔机路径规划 |
| 关键词： | 水下滑翔机;路径规划;蚁群算法;群智能算法 |
| 摘要： | 随着海洋经济时代的到来，针对海洋资源的探测与开发显得尤为重要。由于水下环境相对比较复杂，存在诸多不可控区域比如海沟、海底山等，这使得常规的人为探测变得不切实际，为此，各个国家致力于开发智能化设备用于海洋资源探测。 水下滑翔机作为海洋探测开发的强有力工具，由于其具有低能耗、续航力强等多个优势，近年来成为各个国家研究的重点。水下滑翔机在执行任务时，需按照给定的路径从起始位置运动到目标位置，路径的优劣直接影响滑翔机的执行效率和成本，如何规划出一条最优路径是保证滑翔机安全、高效地完成任务的关键。基于此，本文对水下滑翔机路径规划问题开展了研究。具体研究内容分为以下几个方面： （1）对蚁群算法进行全面地介绍与分析。从算法原理、模型和优缺点对基本蚁群算法进行了详细描述，并针对目前几种典型的改进蚁群算法进行了介绍。分析了算法参数对算法性能的影响，归纳总结了蚁群算法的优化思路，为后文改进蚁群算法的提出提供了可靠的理论依据。 （2）提出一种改进蚁群算法求解水下滑翔机单点避障路径规划问题。首先采用栅格法对环境建模，结合滑翔机运动特点，将水下滑翔机单点避障路径规划简化为对其水平面的二维路径规划。然后针对蚁群算法求解路径规划问题存在的不足，提出了四种改进策略，包括改进启发式函数、改进状态转移规则、改进信息素更新、路径优化策略。最后通过仿真实验对改进蚁群算法的有效性进行验证。 （3）提出一种双层蚁群算法求解水下滑翔机多点避障路径规划问题。首先给出双层蚁群算法的整个步骤，明确了每层算法的目标，然后针对第二层蚁群算法求解组合优化问题的不足，提出了一种混合变邻域搜索的蚁群算法，并采用TSPLIB库实例对混合算法的有效性进行验证。最后在不同规模环境下对双层蚁群算法进行仿真实验，将实验结果与文献[60]算法进行对比，验证了双层蚁群算法的有效性和可行性。 |
| 作者： | 汤强昌 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 杨嘉琛;白志富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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