文章目录
摘要：本文主要介绍利用麻雀算法来优化无人机航迹规划。
麻雀搜索算法的具体原理参考博客：https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/108830958。
环境模型的建立是考验无人机是否可以圆满完成人类所赋予各项任务的基
础和前提，其中第一步便是如何描述规划空间中的障碍物。首先我们将采取函数模拟法模拟地貌特征。其函数表达式为：
z
(
x
,
y
)
=
s
i
n
(
y
+
a
)
+
b
s
i
n
(
x
)
+
c
c
o
s
(
d
y
2
+
x
2
)
+
e
c
o
s
(
y
)
+
f
s
i
n
(
f
y
2
+
x
2
)
+
g
c
o
s
(
y
)
(1)
z(x,y)=sin(y+a)+bsin(x)+ccos(d\sqrt{y^2+x^2})+ecos(y)+fsin(f\sqrt{y^2+x^2})+gcos(y)\tag{1}
z(x,y)=sin(y+a)+bsin(x)+ccos(dy2+x2)+ecos(y)+fsin(fy2+x2)+gcos(y)(1)
其中，
(
x
,
y
)
(x, y)
(x,y) 为地形上某点投影在水平面上的点坐标，
z
z
z 则为对应点坐标的高度。式中
a
,
b
,
c
,
d
,
e
,
f
,
g
a, b, c, d, e, f , g
a,b,c,d,e,f,g 是常系数，想要得到不同的地貌特征可以通过改变其常系数的大小，以上建模是作为环境模型的基准地形信息。但为了得到障碍区域我们还需要在这个基准地形上叠加山峰模型，这样就可以模拟像山峰、丘陵等障碍地理信息。山峰模型的数学表达式为：
h
(
x
,
y
)
=
∑
i
h
i
e
x
p
[
−
(
x
−
x
o
i
)
2
a
i
2
−
(
y
−
y
o
i
)
2
b
i
2
]
+
h
o
(2)
h(x,y)=\sum_ih_iexp[-\frac{(x-x_{oi})^2}{a_i^2}-\frac{(y-y_{oi})^2}{b_i^2}]+h_o \tag{2}
h(x,y)=i∑hiexp[−ai2(x−xoi)2−bi2(y−yoi)2]+ho(2)
式 (2)中，
h
o
h_o
ho 和
h
i
h_i
hi 分别表示基准地形和第
i
i
i座山峰的高度，
(
x
o
i
,
y
o
i
)
(xoi , y oi )
(xoi,yoi)则表示第 i座山峰的中心坐标位置，a i 和 b i 分别是第 i 座山峰沿 x 轴和 y 轴方向的坡度。由式(1)和(2)，我们可以得到如下表达式：
Z
(
x
,
y
)
=
m
a
x
[
z
(
x
,
y
)
,
h
(
x
,
y
)
]
(3)
Z(x,y)=max[z(x,y),h(x,y)]\tag{3}
Z(x,y)=max[z(x,y),h(x,y)](3)
无人机在躲避障碍物的同时也会经常遇到具有威胁飞行安全的区域，我们称之为威胁区域。这些威胁区域可以是敌人的雷达和防空导弹系统的探测威胁区域也可以是一些其它的威胁，一旦无人机进入这些区域很有可能会被击落或者坠毁。为了简化模型，本文采用半径为 r 的圆柱形区域表示威胁区域，其半径的大小决定威胁区域的覆盖范围。每一个圆柱体的中心位置是对无人机构成最大威胁的地方并向外依次减弱。
在环境建模的基础上，无人机航迹规划需要考虑到在执行复杂任务的过程中自身性能约束要求，合理的设计航迹评价函数才能使得麻雀搜索算法得出的最后结果符合要求，并保证规划出的航迹是有效的。考虑到实际环境中，无人机需要不断适应变化的环境。所以在无人机路径规划过程中，最优路径会显得比较复杂，并包含许多不同的特征。基于实际的情况，本文采用较为复杂的航迹评价函数进行无人机路径规划。影响无人机性能的指标主要包括航迹长度、飞行高度、最小步长、转角代价、最大爬升角等。
搜索最佳路径通常与搜索最短路径是密不可分的。在无人机航迹规划过程中，航迹的长度对于大多数航迹规划任务来说也是非常重要的。众所周知，较短的路线可以节省更多的燃料和更多的时间并且发现未知威胁的几率会更低。我们一般把路径定义为无人机从起始点到终点所飞行路程的值，设一条完整的航线有
n
n
n个节点，其中第
i
i
i个航路点和第
i
+
1
i+1
i+1个航路点之间的距离表示为
l
i
l_i
li ，这两个航路点的坐标分别表示为
(
x
i
,
y
i
,
z
i
)
(x_i,y_i,z_i )
(xi,yi,zi)，
(
x
i
+
1
,
y
i
+
1
,
z
i
+
1
)
(x_{i+1}, y_{i+1},z_{i+1})
(xi+1,yi+1,zi+1)并分别记作
g
(
i
)
g(i)
g(i)和
g
(
i
+
1
)
g(i+1)
g(i+1)。航迹需要满足如下条件：
{
l
i
=
∣
∣
g
(
i
+
1
)
−
g
(
i
)
∣
∣
2
L
p
a
t
h
=
∑
i
=
1
n
−
1
l
i
(4)
\begin{cases} l_i = ||g(i+1)-g(i)||_2\\ L_{path}=\sum_{i=1}^{n-1}l_i \end{cases}\tag{4}
{li=∣∣g(i+1)−g(i)∣∣2Lpath=∑i=1n−1li(4)
在飞行的过程中会遇到障碍物或者进入威胁区域，如果无人机无法躲避障碍物或者飞入了威胁区域将面临被击落或坠毁的危险以至于无法到达终点，记为
L
p
a
t
h
=
∞
L_{path}=\infty
Lpath=∞，但是无穷函数在实际问题中很难表示，我们采用惩罚的方式进行处理。一般情况下，为了利用地形覆盖自身位置，无人机应尽可能降低高度这可以帮助自身避免一些未知雷达等威胁。但是太低的飞行高度同样会加大无人机同山体和地面的撞击几率，因此设定稳定的飞行高度是非常重要的。飞行高度不应该有太大的变化，稳定的飞行高度可以减少控制系统的负担，节省更多的燃料 。为了使无人机飞行更加安全，给出的飞行高度模型:
{
h
h
e
i
g
h
t
=
1
n
∑
i
=
0
n
−
1
(
z
(
i
)
−
z
‾
)
2
z
‾
=
1
n
∑
i
=
0
n
−
1
z
(
i
)
(5)
\begin{cases} h_{height}=\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=0}^{n-1}(z(i)-\overline{z})^2}\\ \overline{z}=\frac{1}{n}\sum_{i=0}^{n-1}z(i) \end{cases}\tag{5}
{hheight=n1∑i=0n−1(z(i)−z)2z=n1∑i=0n−1z(i)(5)
无人机的可操作性也受到其转角代价函数的限制。，在飞行过程中无人机的转角应不大于其预先设定的最大转角，转角的大小会影响其飞行的稳定性。本文的研究中，设定最大转角为
Φ
Φ
Φ，当前转角为
θ
\theta
θ并且
a
i
a_i
ai是第
i
i
i段航路段向量。
{
c
o
s
θ
=
a
i
T
a
i
+
1
∣
a
i
∣
∣
a
i
+
1
∣
J
t
u
r
n
=
∑
i
=
1
n
(
c
o
s
(
Φ
−
c
o
s
θ
)
)
(6)
\begin{cases} cos\theta =\frac{a_i^Ta_{i+1}}{|a_i||a_{i+1}|}\\ J_{turn}=\sum_{i=1}^n(cos(\Phi-cos\theta)) \end{cases}\tag{6}
{cosθ=∣ai∣∣ai+1∣aiTai+1Jturn=∑i=1n(cos(Φ−cosθ))(6)
其中，
∣
a
∣
|a|
∣a∣代表矢量
a
a
a的长度。
通过对以上三个方面建立了无人机航迹规划的代价函数，可以得出本文的航迹评价函数如下：
J
c
o
s
t
=
w
1
L
p
a
t
h
+
w
2
h
h
e
i
g
h
t
+
w
3
J
t
u
r
n
(7)
J_{cost}=w_1L_{path}+w_2h_{height}+w_3J_{turn} \tag{7}
Jcost=w1Lpath+w2hheight+w3Jturn(7)
其中，
J
c
o
s
t
J_{cost}
Jcost是总的代价函数，参数
w
i
w_i
wi ，
i
=
1
,
2
,
3
i=1,2,3
i=1,2,3 表示每个代价函数的权值，且满足如下条件：
{
w
i
≥
0
∑
i
=
1
3
w
i
=
1
(8)
\begin{cases} w_i\geq0 \\ \sum_{i=1}^3 w_i=1 \end{cases} \tag{8}
{wi≥0∑i=13wi=1(8)
通过对总的代价函数进行有效地处理，我们可以得到由线段组成的航迹。不可否认的是得到的路径往往是仅在理论上可行，但为了实际可飞，有必要对航迹进行平滑处理。本文采用三次样条插值的方法对路径进行平滑。
设置地图参数a, b, c, d, e, f , g=1。地图大小为：200*200。设置三个山峰，山峰信息如表1所示。威胁区域信息如表2所示
| 信息 | 山峰中心坐标 | 山峰高度 | 山峰X方向坡度 | 山峰y方向坡度 |
|---|---|---|---|---|
| 山峰1 | [60,60] | 50 | 20 | 20 |
| 山峰2 | [100,100] | 60 | 30 | 30 |
| 山峰3 | [150,150] | 80 | 20 | 20 |
| 信息 | 威胁区域中心坐标 | 威胁区域半径 |
|---|---|---|
| 威胁区域1 | [150,50] | 30 |
| 威胁区域2 | [50,150] | 20 |
创建的地图如下：
设置起点坐标为[0,0,20]，终点坐标为[200,200,20]。利用麻雀算法对航迹评价函数式（7）进行优化。优化结果如下：
从结果来看，麻雀算法规划出了一条比较好的路径，表明算法具有一定的优势。
[1]薛建凯. 一种新型的群智能优化技术的研究与应用[D].东华大学,2020.DOI:10.27012/d.cnki.gdhuu.2020.000178.
如何在buildr项目中使用Ruby？我在很多不同的项目中使用过Ruby、JRuby、Java和Clojure。我目前正在使用我的标准Ruby开发一个模拟应用程序，我想尝试使用Clojure后端(我确实喜欢功能代码)以及JRubygui和测试套件。我还可以看到在未来的不同项目中使用Scala作为后端。我想我要为我的项目尝试一下buildr(http://buildr.apache.org/)，但我注意到buildr似乎没有设置为在项目中使用JRuby代码本身!这看起来有点傻，因为该工具旨在统一通用的JVM语言并且是在ruby中构建的。除了将输出的jar包含在一个独特的、仅限ruby
在rails源中:https://github.com/rails/rails/blob/master/activesupport/lib/active_support/lazy_load_hooks.rb可以看到以下内容@load_hooks=Hash.new{|h,k|h[k]=[]}在IRB中，它只是初始化一个空哈希。和做有什么区别@load_hooks=Hash.new 最佳答案 查看rubydocumentationforHashnew→new_hashclicktotogglesourcenew(obj)→new_has
我的主要目标是能够完全理解我正在使用的库/gem。我尝试在Github上从头到尾阅读源代码，但这真的很难。我认为更有趣、更温和的踏脚石就是在使用时阅读每个库/gem方法的源代码。例如，我想知道RubyonRails中的redirect_to方法是如何工作的:如何查找redirect_to方法的源代码？我知道在pry中我可以执行类似show-methodmethod的操作，但我如何才能对Rails框架中的方法执行此操作？您对我如何更好地理解Gem及其API有什么建议吗？仅仅阅读源代码似乎真的很难，尤其是对于框架。谢谢! 最佳答案 Ru
我的假设是moduleAmoduleBendend和moduleA::Bend是一样的。我能够从thisblog找到解决方案,thisSOthread和andthisSOthread.为什么以及什么时候应该更喜欢紧凑语法A::B而不是另一个，因为它显然有一个缺点？我有一种直觉，它可能与性能有关，因为在更多命名空间中查找常量需要更多计算。但是我无法通过对普通类进行基准测试来验证这一点。 最佳答案 这两种写作方法经常被混淆。首先要说的是，据我所知，没有可衡量的性能差异。(在下面的书面示例中不断查找)最明显的区别，可能也是最著名的，是你的
几个月前，我读了一篇关于rubygem的博客文章，它可以通过阅读代码本身来确定编程语言。对于我的生活，我不记得博客或gem的名称。谷歌搜索“ruby编程语言猜测”及其变体也无济于事。有人碰巧知道相关gem的名称吗？ 最佳答案 是这个吗:http://github.com/chrislo/sourceclassifier/tree/master 关于ruby-寻找通过阅读代码确定编程语言的rubygem？，我们在StackOverflow上找到一个类似的问题：
我目前正在使用以下方法获取页面的源代码:Net::HTTP.get(URI.parse(page.url))我还想获取HTTP状态，而无需发出第二个请求。有没有办法用另一种方法做到这一点？我一直在查看文档，但似乎找不到我要找的东西。 最佳答案 在我看来，除非您需要一些真正的低级访问或控制，否则最好使用Ruby的内置Open::URI模块:require'open-uri'io=open('http://www.example.org/')#=>#body=io.read[0,50]#=>"["200","OK"]io.base_ur
前言作为一名程序员，自己的本质工作就是做程序开发，那么程序开发的时候最直接的体现就是代码，检验一个程序员技术水平的一个核心环节就是开发时候的代码能力。众所周知，程序开发的水平提升是一个循序渐进的过程，每一位程序员都是从“菜鸟”变成“大神”的，所以程序员在程序开发过程中的代码能力也是根据平时开发中的业务实践来积累和提升的。提高代码能力核心要素程序员要想提高自身代码能力，尤其是新晋程序员的代码能力有很大的提升空间的时候，需要针对性的去提高自己的代码能力。提高代码能力其实有几个比较关键的点，只要把握住这些方面，就能很好的、快速的提高自己的一部分代码能力。1、多去阅读开源项目，如有机会可以亲自参与开源
导读：随着叮咚买菜业务的发展，不同的业务场景对数据分析提出了不同的需求，他们希望引入一款实时OLAP数据库，构建一个灵活的多维实时查询和分析的平台，统一数据的接入和查询方案，解决各业务线对数据高效实时查询和精细化运营的需求。经过调研选型，最终引入ApacheDoris作为最终的OLAP分析引擎，Doris作为核心的OLAP引擎支持复杂地分析操作、提供多维的数据视图，在叮咚买菜数十个业务场景中广泛应用。作者｜叮咚买菜资深数据工程师韩青叮咚买菜创立于2017年5月，是一家专注美好食物的创业公司。叮咚买菜专注吃的事业，为满足更多人“想吃什么”而努力，通过美好食材的供应、美好滋味的开发以及美食品牌的孵
目录一.加解密算法数字签名对称加密DES(DataEncryptionStandard)3DES(TripleDES)AES(AdvancedEncryptionStandard)RSA加密法DSA(DigitalSignatureAlgorithm)ECC(EllipticCurvesCryptography)非对称加密签名与加密过程非对称加密的应用对称加密与非对称加密的结合二.数字证书图解一.加解密算法加密简单而言就是通过一种算法将明文信息转换成密文信息，信息的的接收方能够通过密钥对密文信息进行解密获得明文信息的过程。根据加解密的密钥是否相同，算法可以分为对称加密、非对称加密、对称加密和非
嗨~大家好，这里是可莉！今天给大家带来的是7个C语言的经典基础代码~那一起往下看下去把【程序一】打印100到200之间的素数#includeintmain(){ inti; for(i=100;i 【程序二】输出乘法口诀表#includeintmain(){inti;for(i=1;i 【程序三】判断1000年---2000年之间的闰年#includeintmain(){intyear;for(year=1000;year 【程序四】给定两个整形变量的值，将两个值的内容进行交换。这里提供两种方法来进行交换，第一种为创建临时变量来进行交换，第二种是不创建临时变量而直接进行交换。1.创建临时变量来
