基于改进的蚁群算法草场放牧轨迹规划
发布时间：2021-01-06 18:50
因受改革开放和市场经济的影响,农村牧区人口纷纷流向城镇,导致牧区劳动力严重减少。另外牧区放牧要由专人负责,而且一般采用无目标式放牧,会导致牧区草场出现严重过度放牧区域。近几年来,过度放牧导致的草地资源严重退化,已经成为畜牧业经济发展和草地生态平衡的主要障碍,加之草原牧区自然条件不理想,放牧及牲畜管理难度很大,所以利用现有技术进行科学指导,改善牧区草地生态,减少牧民放牧工作量有着重要的意义。随着现代化与信息化的高速发展,有些牧区已经在牲畜身上安装定位系统对其进行跟踪管理,通过向服务器传输牲畜的位置信息,积累了大量的轨迹信息。而且路径规划算法也成功的应用在多种场景中,如解决交通拥堵、复杂室内路线等。所以本文利用轨迹数据信息和蚁群算法对草场牲畜进行了轨迹规划。本文主要从三方面对草场放牧活动进行规划。首先,在已知的静态环境情况下,对草场路径规划问题进行分析,提出传统蚁群算法的两种改进策略。一方面针对蚁群算法信息素更新规则提出信息素回溯机制,减少错误路径上的蚂蚁产生的信息素对此后蚂蚁的影响;另一方面设计动态检测机制,将建模环境分为四个区域,检测蚂蚁是否在正确方向区域,并指引蚂蚁在正确方向上进行寻...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蚂蚁
内蒙古科技大学硕士学位论文-13-蚁群算法的流程可用图2.2的流程框图表示：图2.2蚁群算法流程框图2.4蚁群算法存在的问题与改进思路蚁群算法作为经典仿生学算法之一，其应用范围十分广泛。罗斯宁等人利用改进的蚁群算法实现了云节点的负载均衡，为优化电力的计算提供了一种技术依据[51]。许英鑫等人基于优化过后的蚁群算法针对可重构密码资源池在FPGA资源利用率上进行了提高[52]。在很多方面蚁群算法都有着广泛地应用和影响。然而传统的蚁群算法并不十全十美，许多的学者都针对自己所创新的领域问题，对传统的蚁群算法进行相应的改进优化。而在本文所创新的领域即草场放牧轨迹规划中，提升算法性能找到放牧最优路径是关键。提升性能是为了在利用无人机或无人小车进行放牧活动时，减少因为计算而产生的资源内耗问题；寻找放牧最优路径则是为了规避过度放牧区域的同
内蒙古科技大学硕士学位论文-19-3.3划分轮牧区域方法流程利用载畜量已经将草场初步进行了轮牧区域的划分示意图如图3.2所示：图3.2轮牧区域划分然而划分的区域中含有的草场资源与载畜量相同，区域中还含有过牧区域，所以在初步进行轮牧区域的划分后进行进一步划分，流程如下所示：1）首先找出牧区区域中所含最大过度放牧区域fi，fi所属轮牧区域Si。则Si区域中可利用面积Δi=Si-fi。2）计算与Si相邻的两个区域Si+1的可利用面积Δi+1与Si-1的可利用面积Δi-1。3）若Si和相邻两个区域总面积的1/2大于等于S/n,即{(Δi+1+Δi+Δi-1）/2}-S/n≥0。则表明可将Si区域的可利用面积Δi平分到相邻的两个区域并满足了载畜量的需求，并将Si区域的可利用面积Δi平分到相邻两个区域进行第五步操作，若不满足上述条件则进行第四步。4）当与Si相邻的两个区域的过度放牧区满足fi+fi+1≥S/n和fi+fi-1≥S/n两个条件，则将Si区域的可利用面积Δi分给相邻两个区域中过度区域面积小的区域并进行第五步操作；若两个条件满足其中一个，则选择将Δi分给对应满足条件中的区域进行第五步操作；若上述条件都不满足则将这三个区域合并为一个区域，在与相邻两个区域进行第二步操作。5）找出除Si区域其余区域中过度放牧最大的区域Si′，再重复2,3两步。直到每个区域的可利用面积都满足载畜量要求，划分结束。这样的划分可以让每一个轮牧区域的可采食面积都满足载畜量的要求。轮牧区域划分采用的为羊一天的采食能力（即载畜量），所以轮牧区域进行放牧活动时，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于路径-速度解耦的无人机编队协同轨迹规划[J]. 张洪海,钱晓鹏,吴鑫炜,刘皞,田宇,王立超. 系统工程与电子技术. 2020(09)
[2]改进蚁群算法在AGV路径规划中的应用[J]. 胡春阳,姜平,周根荣. 计算机工程与应用. 2020(08)
[3]基于改进蚁群算法的云计算用户任务调度算法[J]. 罗斯宁,王化龙,李弘宇,彭蔚. 电信科学. 2020(02)
[4]草甸草原不同放牧强度草地土壤水分入渗特征[J]. 樊才睿,张成福,史小红,孙标. 节水灌溉. 2020(03)
[5]多智能体路径规划研究进展[J]. 刘庆周,吴锋. 计算机工程. 2020(04)
[6]典型草原的轮牧方式对绵羊蠕虫病流行病学的影响[J]. 其力木格,何秀玲,额尔登巴特尔,哈斯苏荣. 黑龙江畜牧兽医. 2020(03)
[7]基于RRT改进的智能车辆路径规划算法[J]. 施杨洋,杨家富,布升强,朱林峰. 计算技术与自动化. 2019(04)
[8]喀斯特石漠化地区草地承载力研究进展与展望[J]. 郭涛,熊康宁,刘肇军,池永宽,宋淑珍. 中国饲料. 2020(01)
[9]移动机器人全覆盖路径规划算法研究[J]. 刘晶,姚维,章玮. 工业控制计算机. 2019(12)
[10]船舶航行中快速疏散路径规划算法设计[J]. 张哲,李万达. 舰船科学技术. 2019(24)
博士论文
[1]基于计划行为理论的牧户草地放牧利用决策行为研究[D]. 包慧敏.内蒙古农业大学 2018
硕士论文
[1]多移动机器人路径规划及仿真研究[D]. 王甜甜.西安理工大学 2019
[2]基于轨迹数据的苏尼特草场放牧强度与预警机制研究[D]. 于文利.内蒙古科技大学 2019
[3]异构无线传感器网络的路径规划与传输时序算法研究[D]. 赵慧源.重庆大学 2018
[4]蒙古族农村牧区人口流动与适应[D]. 萨如拉.内蒙古师范大学 2010
本文编号：2961081
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
蚂蚁
内蒙古科技大学硕士学位论文-13-蚁群算法的流程可用图2.2的流程框图表示：图2.2蚁群算法流程框图2.4蚁群算法存在的问题与改进思路蚁群算法作为经典仿生学算法之一，其应用范围十分广泛。罗斯宁等人利用改进的蚁群算法实现了云节点的负载均衡，为优化电力的计算提供了一种技术依据[51]。许英鑫等人基于优化过后的蚁群算法针对可重构密码资源池在FPGA资源利用率上进行了提高[52]。在很多方面蚁群算法都有着广泛地应用和影响。然而传统的蚁群算法并不十全十美，许多的学者都针对自己所创新的领域问题，对传统的蚁群算法进行相应的改进优化。而在本文所创新的领域即草场放牧轨迹规划中，提升算法性能找到放牧最优路径是关键。提升性能是为了在利用无人机或无人小车进行放牧活动时，减少因为计算而产生的资源内耗问题；寻找放牧最优路径则是为了规避过度放牧区域的同
内蒙古科技大学硕士学位论文-19-3.3划分轮牧区域方法流程利用载畜量已经将草场初步进行了轮牧区域的划分示意图如图3.2所示：图3.2轮牧区域划分然而划分的区域中含有的草场资源与载畜量相同，区域中还含有过牧区域，所以在初步进行轮牧区域的划分后进行进一步划分，流程如下所示：1）首先找出牧区区域中所含最大过度放牧区域fi，fi所属轮牧区域Si。则Si区域中可利用面积Δi=Si-fi。2）计算与Si相邻的两个区域Si+1的可利用面积Δi+1与Si-1的可利用面积Δi-1。3）若Si和相邻两个区域总面积的1/2大于等于S/n,即{(Δi+1+Δi+Δi-1）/2}-S/n≥0。则表明可将Si区域的可利用面积Δi平分到相邻的两个区域并满足了载畜量的需求，并将Si区域的可利用面积Δi平分到相邻两个区域进行第五步操作，若不满足上述条件则进行第四步。4）当与Si相邻的两个区域的过度放牧区满足fi+fi+1≥S/n和fi+fi-1≥S/n两个条件，则将Si区域的可利用面积Δi分给相邻两个区域中过度区域面积小的区域并进行第五步操作；若两个条件满足其中一个，则选择将Δi分给对应满足条件中的区域进行第五步操作；若上述条件都不满足则将这三个区域合并为一个区域，在与相邻两个区域进行第二步操作。5）找出除Si区域其余区域中过度放牧最大的区域Si′，再重复2,3两步。直到每个区域的可利用面积都满足载畜量要求，划分结束。这样的划分可以让每一个轮牧区域的可采食面积都满足载畜量的要求。轮牧区域划分采用的为羊一天的采食能力（即载畜量），所以轮牧区域进行放牧活动时，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于路径-速度解耦的无人机编队协同轨迹规划[J]. 张洪海,钱晓鹏,吴鑫炜,刘皞,田宇,王立超. 系统工程与电子技术. 2020(09)
[2]改进蚁群算法在AGV路径规划中的应用[J]. 胡春阳,姜平,周根荣. 计算机工程与应用. 2020(08)
[3]基于改进蚁群算法的云计算用户任务调度算法[J]. 罗斯宁,王化龙,李弘宇,彭蔚. 电信科学. 2020(02)
[4]草甸草原不同放牧强度草地土壤水分入渗特征[J]. 樊才睿,张成福,史小红,孙标. 节水灌溉. 2020(03)
[5]多智能体路径规划研究进展[J]. 刘庆周,吴锋. 计算机工程. 2020(04)
[6]典型草原的轮牧方式对绵羊蠕虫病流行病学的影响[J]. 其力木格,何秀玲,额尔登巴特尔,哈斯苏荣. 黑龙江畜牧兽医. 2020(03)
[7]基于RRT改进的智能车辆路径规划算法[J]. 施杨洋,杨家富,布升强,朱林峰. 计算技术与自动化. 2019(04)
[8]喀斯特石漠化地区草地承载力研究进展与展望[J]. 郭涛,熊康宁,刘肇军,池永宽,宋淑珍. 中国饲料. 2020(01)
[9]移动机器人全覆盖路径规划算法研究[J]. 刘晶,姚维,章玮. 工业控制计算机. 2019(12)
[10]船舶航行中快速疏散路径规划算法设计[J]. 张哲,李万达. 舰船科学技术. 2019(24)
博士论文
[1]基于计划行为理论的牧户草地放牧利用决策行为研究[D]. 包慧敏.内蒙古农业大学 2018
硕士论文
[1]多移动机器人路径规划及仿真研究[D]. 王甜甜.西安理工大学 2019
[2]基于轨迹数据的苏尼特草场放牧强度与预警机制研究[D]. 于文利.内蒙古科技大学 2019
[3]异构无线传感器网络的路径规划与传输时序算法研究[D]. 赵慧源.重庆大学 2018
[4]蒙古族农村牧区人口流动与适应[D]. 萨如拉.内蒙古师范大学 2010
本文编号：2961081
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