基于AIGAES的电子地图最低耗油路径研究

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电子导航已经在人们出行方面发挥着重要作用,成为人们出行不可或缺的一部分,对其相关技术的研究也备受重视。作为电子地图的核心关键,路径规划问题一直以来就受到许多学者的研究。在当前,国家致力于大力发展城市道路,从整体上为群众出行提供了极大的便利。但是,对道路的不熟悉、堵车等情况会严重影响群众的出行效率及周边空气质量。因此,研究最低耗油路径问题具有十分现实的意义。在上述的背景下,本文对改进免疫遗传算法(AIGAES)及其在路径规划中的应用进行了研究。免疫遗传算法是以遗传算法为基础,同时引入免疫功能的算法。目前已被广泛的应用于函数优化、组合优化、自动控制、机器人学习等多个领域。针对目前汽车行驶最低耗油路径规划问题,本文提出了一种改进的免疫遗传算法-基于示范抗体注射的免疫遗传算法,该算法在保留基本遗传算法全局搜索能力的基础上,引进了生物免疫系统的免疫应答、抗体注射等机制,同时,使用了新的抗体浓度计算方法(比例计算法)、插入算子等,并将其应用于汽车行驶最低耗油路径规划问题中。根据对以往道路数据的分析,结合道路路面特性与速度之间的关系,确定行驶速度与油耗函数。本文以南昌市东部的部分区域作为执行环境,并应用拓扑算法构建道路网的拓扑关系。为了节省内存并易于免疫遗传算子的操作,文中主要采用符号编码方式。结合道路实际情况,使用了新的适应度函数,该函数同时考虑道路长度、行驶速度、速度与油耗函数等因素,使得仿真环境更加真实。为了加快算法的计算速度,提升寻优能力,定义了道路节点的选择算子、交叉算子、变异算子以及插入算子。论文在第五章使用VISUAL C++6.0及sql server2000平台,对最低耗油电子地图路径规划问题进行实时仿真实验。在同一时间段仿真中,将GA及AIGAES进行了深入比较,AIGAES比GA的收敛速度快且搜索到的最低耗油路径耗油量相对较低。将仿真得到的数据进行实地行驶操作,结果显示最低油耗路径规划能很好的胜任路径规划问题,实用性很强。
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