路径规划 | 基于蚁群算法的三维无人机航迹规划(Matlab)
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基本介绍
基于蚁群算法的三维无人机航迹规划(Matlab)。
蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)是一种模拟蚂蚁觅食行为的启发式算法。该算法通过模拟蚂蚁在寻找食物时的行为,来解决各种优化问题,尤其是在图论和组合优化方面应用较广。
程序设计
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clc
clear
close all%% 输入数据
G=[ 0 0 1 1 1 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 0 0 0 00 1 1 0 1 0 0 0 1 00 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 1 0 00 1 0 0 0 0 1 0 0 00 1 0 0 1 0 0 0 0 0];
% G=[ 0 1 1 1 0
% 1 0 0 0 0
% 0 0 0 0 1
% 0 0 0 0 1
% 0 1 1 0 1];G = zeros(10,10);
d = randperm(95,21)+1;
d=sort(d);
G(d) = 1;%% 栅格绘制
drawShanGe(G,0)
title('栅格地图')
%%
S = [1 1]; % 起点
E = [10 10]; % 终点
G0 = G;
G = G0(S(1):E(1),S(2):E(2)); % 该方式是为了方便更改起点与终点
[Xmax,dim] = size(G); % 栅格地图列数为粒子维数,行数为粒子的变化范围
dim = dim - 2; % 减2是去掉起点与终点%% 参数设置
maxgen = 50; % 最大迭代次数
NP = 30; % 种群数量%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%rPercent = 0.2; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
pNum = round( NP * rPercent ); % %发现者Xmin = 1; % 变量下界%% 初始化
X = zeros(NP,dim);
for i = 1:NPfor j = 1:dimcol = G(:,j+1); % 地图的一列id = find(col == 0); % 该列自由栅格的位置X(i,j) = id(randi(length(id))); % 随机选择一个自由栅格id = [];end fit( i ) = fitness(X( i, : ),G);
end
fpbest = fit; % 个体最优适应度
pX = X; % 个体最优位置XX=pX;
[fgbest, bestIndex] = min( fit ); % 全局最优适应度
bestX = X(bestIndex, : ); % 全局最优位置
[fmax,B]=max(fit);
worse= X(B,:);
%%
for gen = 1 : maxgengen[ ans, sortIndex ] = sort( fit );% Sort.[fmax,B]=max( fit );worse= X(B,:); [~, Idx] = sort( fpbest );r2=rand(1);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
for i = 1 : pNumif(r2<0.9)r1=rand(1);a=rand(1,1);if (a>0.1)a=1;elsea=-1;endX( i , : ) = pX( i , :)+0.3*abs(pX(i , : )-worse)+a*0.1*(XX( i , :)); % Equation (1)elseaaa= randperm(180,1);if ( aaa==0 ||aaa==90 ||aaa==180 )X( i , : ) = pX( i , :); endtheta= aaa*pi/180; X( i , : ) = pX( i , :)+tan(theta).*abs(pX(i , : )-XX( i , :)); % Equation (2) endX( i , :) = Bounds(X(i , : ), Xmin, Xmax );fit( i ) = fitness( X( i , : ),G );end [ fMMin, bestII ] = min( fit ); bestXX = X( bestII, : );
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%R=1-gen/maxgen; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Xnew1 = bestXX.*(1-R); Xnew2 =bestXX.*(1+R); %%% Equation (3)Xnew1= Bounds(Xnew1, Xmin, Xmax );Xnew2 = Bounds(Xnew2, Xmin, Xmax );%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Xnew11 = bestX.*(1-R); Xnew22 =bestX.*(1+R); %%% Equation (5)Xnew11= Bounds(Xnew11, Xmin, Xmax );Xnew22 = Bounds(Xnew22, Xmin, Xmax );for i = ( pNum + 1 ) :12 % Equation (4)X( i, : )=bestXX+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew1)+(rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew2));X( i , :) = Bounds(X(i , : ), min(Xnew1), max(Xnew2) );fit( i ) = fitness( X( i , : ),G );endfor i = 13: 19 % Equation (6)X( i, : )=pX( i , : )+((randn(1)).*(pX( i , : )-Xnew11)+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew22)));X( i , :) = Bounds(X(i , : ), Xmin, Xmax );fit( i ) = fitness( X( i , : ),G );endfor j = 20 : NP % Equation (7)X( j,: )=bestX+randn(1,dim).*((abs(( pX(j,: )-bestXX)))+(abs(( pX(j,: )-bestX))))./2;X( j , :) = Bounds(X(j , : ), Xmin, Xmax );fit( j ) = fitness( X( j , : ),G );end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% XX=pX;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 更新个体最优值和全局最优值for i = 1 : NPif (fit(i) < fpbest(i))fpbest(i) = fit(i);pX(i, :) = X(i, :);endif(fpbest(i) < fgbest)fgbest = fpbest(i);bestX = pX(i, :);endendbestX = LocalSearch(bestX,Xmax,G);fgbest = fitness(bestX,G);FG(gen,1)=fgbest;
end
参考文献
[1] 基于人工势场结合快速搜索树APF+RRT实现机器人避障规划附matlab代码
[2] 基于蚁群算法求解栅格地图路径规划问题matlab源码含GUI
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