蟻群算法的改進(jìn)及其在航跡規(guī)劃中的應(yīng)用研究.pdf

1、蟻群算法是一種新興的用于求解組合優(yōu)化問(wèn)題的啟發(fā)式優(yōu)化算法。它由意大利學(xué)者Dorigo于1991年首次提出，并最初被用于求解旅行商問(wèn)題。在從1991年至今近六十年的時(shí)間里，蟻群算法被成功地用于求解一系列復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題，如：旅行商問(wèn)題、二次分配問(wèn)題、車(chē)輛尋路問(wèn)題和圖著色問(wèn)題等等。由于蟻群算法性能優(yōu)異，其至今仍然是人們研究的熱點(diǎn)。
　　本文在研究了最早的蟻群算法——螞蟻系統(tǒng)的基本原理的基礎(chǔ)上，著重分析比較了多種改進(jìn)的蟻群算法(帶精英

2、策略的螞蟻系統(tǒng)、基于優(yōu)化排序的螞蟻系統(tǒng)、蟻群系統(tǒng)、最大－最小螞蟻系統(tǒng))，總結(jié)了各蟻群算法中普遍存在的兩個(gè)缺陷，即算法容易出現(xiàn)停滯現(xiàn)象和算法收斂速度較慢，為后續(xù)的研究工作提供了理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)將蟻群系統(tǒng)算法中信息素全局更新規(guī)則中的信息素常量和揮發(fā)率進(jìn)行自適應(yīng)變化來(lái)對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的改進(jìn)蟻群算法——Q/a0自適應(yīng)蟻群算法。然后針對(duì)航跡規(guī)劃的特點(diǎn)采用具有威脅約束和燃油約束的性能指標(biāo)，將Q/a0自適應(yīng)蟻群算法應(yīng)用于二維航

3、跡規(guī)劃中。并采用Matlab語(yǔ)言進(jìn)行了仿真研究，將仿真結(jié)果同采用螞蟻系統(tǒng)算法和蟻群系統(tǒng)算法來(lái)求解二維航跡規(guī)劃問(wèn)題的結(jié)果進(jìn)行了比較，表明了該改進(jìn)算法能有效地提高了算法收斂速度和整體性能，較好地解決了二維航跡規(guī)劃問(wèn)題。
　　為了進(jìn)一步證明該改進(jìn)蟻群算法的實(shí)用性和有效性，本文將它應(yīng)用來(lái)求解低空三維航跡規(guī)劃問(wèn)題。低空航跡規(guī)劃可以利用地形地貌產(chǎn)生的防空雷達(dá)盲區(qū)為飛行器提供最優(yōu)的飛行路線，或利用地形條件回避高炮等敵方威脅，提高飛行器的作戰(zhàn)生存

4、概率，所以低空航跡規(guī)劃中要盡量降低飛行高度以利用地形進(jìn)行隱藏，同時(shí)還要滿足其它一些約束條件，如飛行器機(jī)動(dòng)性能等。研究中首先將蟻群算法同動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想同相結(jié)合，用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的思想設(shè)計(jì)出每一個(gè)網(wǎng)格的可行航向，然后用改進(jìn)蟻群算法來(lái)搜索出具有最優(yōu)代價(jià)的網(wǎng)格序列，在水平方向規(guī)劃得到滿足飛行器橫向機(jī)動(dòng)性能的完整水平航跡，然后在此水平航跡確定的垂直平面內(nèi)對(duì)地形坡度和地形曲率進(jìn)行不斷迭代平滑，直至得到的滿足飛行器縱向機(jī)動(dòng)性能的地形輪廓，該地形輪廓即為飛行