蟻群算法的改進及其在航跡規(guī)劃中的應用研究.pdf

1、蟻群算法是一種新興的用于求解組合優(yōu)化問題的啟發(fā)式優(yōu)化算法。它由意大利學者Dorigo于1991年首次提出，并最初被用于求解旅行商問題。在從1991年至今近六十年的時間里，蟻群算法被成功地用于求解一系列復雜的組合優(yōu)化問題，如：旅行商問題、二次分配問題、車輛尋路問題和圖著色問題等等。由于蟻群算法性能優(yōu)異，其至今仍然是人們研究的熱點。
　　本文在研究了最早的蟻群算法——螞蟻系統(tǒng)的基本原理的基礎上，著重分析比較了多種改進的蟻群算法(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))，總結了各蟻群算法中普遍存在的兩個缺陷，即算法容易出現停滯現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。在此基礎上，通過將蟻群系統(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)率進行自適應變化來對算法進行了改進，提出了一種新的改進蟻群算法——Q/a0自適應蟻群算法。然后針對航跡規(guī)劃的特點采用具有威脅約束和燃油約束的性能指標，將Q/a0自適應蟻群算法應用于二維航

3、跡規(guī)劃中。并采用Matlab語言進行了仿真研究，將仿真結果同采用螞蟻系統(tǒng)算法和蟻群系統(tǒng)算法來求解二維航跡規(guī)劃問題的結果進行了比較，表明了該改進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)劃問題。
　　為了進一步證明該改進蟻群算法的實用性和有效性，本文將它應用來求解低空三維航跡規(guī)劃問題。低空航跡規(guī)劃可以利用地形地貌產生的防空雷達盲區(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行隱藏，同時還要滿足其它一些約束條件，如飛行器機動性能等。研究中首先將蟻群算法同動態(tài)規(guī)劃的思想同相結合，用動態(tài)規(guī)劃的思想設計出每一個網格的可行航向，然后用改進蟻群算法來搜索出具有最優(yōu)代價的網格序列，在水平方向規(guī)劃得到滿足飛行器橫向機動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對地形坡度和地形曲率進行不斷迭代平滑，直至得到的滿足飛行器縱向機動性能的地形輪廓，該地形輪廓即為飛行