[发明专利]应用精英反向和声搜索的无人机巡检路径规划方法

说明书

本发明公开了一种应用精英反向和声搜索的无人机巡检路径规划方法。本发明采用精英反向和声搜索来规划无人机的巡检路径。在精英反向和声搜索中，首先执行基于精英反向策略的搜索操作产生新个体，然后选择优秀个体进入下一代和声库，如此循环这个搜索操作过程直至满足终止条件，最后将得到的最优个体解码为无人机的巡检路径，即可实现无人机巡检路径的规划。本发明能够提高无人机巡检路径的规划效率。

技术领域

本发明涉及无人机路径规划领域，尤其是涉及一种应用精英反向和声搜索的无人机巡检路径规划方法。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，无人机已经越来越深入地应用到了各种工程领域中，其中基于无人机的巡检技术是一项非常有潜力的技术。无人机巡检技术已经在各种工程实践问题中得到了很成功的应用，尤其是在输电线路巡检、森林火警巡检、石油管道巡检、通信基站巡检等方面，无人机技术具有无可比拟的优势。在无人机巡检应用中，常常会遇到这样的无人机巡检路径规划问题：给定了若干个待巡检点的坐标位置，要求为一无人机规划一条巡检路径，使得该无人机从源巡检点出发然后经过每个巡检点一次且仅一次后再回到源巡检点，并且要求该无人机所经过的路径耗费最小化。为了解决该无人机巡检路径规划问题，研究人员一般都是采用演化算法来求解。

和声搜索是一种模拟音乐家创作过程的演化算法，它在解决许多现实工程实际问题中具有非常优越的性能。许多学者将和声搜索成功应用到了各种领域中，例如孙子文和孙崇利用自适应和声搜索来实现无线传感网络中节点的定位(孙子文,孙崇.基于两跳约束和自适应和声搜索的定位算法[J].小型微型计算机系统,2017,38(03):460-464)；梁杉等利用改进和声搜索算法来重构配电网(梁杉,毛弋,刘小丽,彭文强,范幸,邓海潮.改进和声搜索算法用于配电网重构[J].电力系统及其自动化学报,2017,29(03):90-95.)；张海如等利用改进的和声搜索来反演地面核磁共振(张海如,王国富,张法全.基于改进的和声搜索算法的地面核磁共振反演[J].科学技术与工程,2016,16(34):18-21+27.)。

虽然和声搜索在许多工程领域中获得了较为满意的结果，但传统和声搜索应用于无人机巡检路径规划时容易出现收敛速度慢的缺点。因此，为了提高和声搜索规划无人机巡检路径的效率，需要利用种群中精英个体的信息，以此增强和声搜索的局部搜索能力，从而提高其收敛速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用精英反向和声搜索的无人机巡检路径规划方法。它在很大程度上克服了传统和声搜索应用于无人机巡检路径规划时容易出现收敛速度慢的缺点，本发明能够提高无人机巡检路径的规划效率。

本发明的技术方案：一种应用精英反向和声搜索的无人机巡检路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1，输入无人机需要巡检点的坐标，并确定无人机需要巡检点的数量DIM；

步骤2，用户初始化参数，设置和声库的大小HMS，和声库选取概率HMCR，扰动概率PAR，最大评价次数MAX_FEs；

步骤3，令当前演化代数t＝0，并令当前评价次数FEs＝0；

步骤4，随机产生初始和声库其中：个体下标i＝1,2,…,HMS；并且为和声库P_t中的第i个个体；个体存储了DIM个巡检点的顺序权值，其中为个体中的第j个巡检点的顺序权值，其随机初始化公式为：

其中维度下标j＝1,2,…,DIM；rand(0,1)为在[0,1]之间服从均匀分布的随机实数产生函数；

步骤5，计算和声库P_t中每个个体的适应值，并保存和声库P_t中的最优个体Best^t，然后令当前评价次数FEs＝FEs+HMS；

步骤6，执行基于精英反向策略的搜索操作产生个体V^t，具体步骤如下：