基于粒子群优化算法的二维路径规划方法研究

在现代社会中,路径规划问题广泛存在于各行各业,旨在独立探索一条从起始点到目标点的无障碍可行路径,这一过程通常涉及对不同路径工作代价、时间、距离等成本的考虑。针对二维平面对路径规划问题进行研究,基于粒子群优化算法,采用具有线性变换的惯性权重系数和加速常数,并引入三次样条插值约束路径,动态调整惯性因子,平衡算法的全局搜索和局部寻优能力,增加平滑度。实验结果表明,粒子群优化算法在解决二维路径规划方面具备良好的性能。

人工智能与二维数字模板辅助规划全髋置换预测假体型号的对比分析

背景:针对AI HIP规划系统预测假体型号的准确性目前缺乏广泛多中心的临床研究,与二维模板规划相比是否更加精准、是否在恢复髋臼及股骨偏心距和旋转中心具有优势,目前并没有相关的研究报道。目的:探讨人工智能术前规划系统预测全髋关节置换假体型号的准确性及其影响因素,并分析其恢复偏心距和旋转中心的价值。方法:按照随机数字表法将70例患者分为2组各35例,分别采用AI HIP(研究组)和Smart Joint二维数字模板(对照组)进行术前规划。比较2种方法预测假体型号的准确性,分析影响AI HIP预测准确性的潜在因素,包括年龄、性别、体质量指数、国际骨循环学会(ARCO)分期和股骨髓腔分型(Dorr分型)等。测量术前及术后髋臼偏心距、股骨偏心距、旋转中心水平及垂直位移差值以及双下肢长度差值等指标。结果与结论:①研究组髋臼侧、股骨侧的假体型号预测完全符合率为57.1%(20/35),42.9%(15/35),对照组为31.4%(11/35),34.3%(12/35);研究组髋臼侧、股骨侧假体符合率为94.3%(33/35),82.9%(29/35),而对照组为74.3%(26/35),62.9%(22/35);两组间差异均有显著性意义(P<0.05)。②Logistic回归分析显示性别、体质量指数以及股骨髓腔分型对股骨柄的准确性没有影响。与对照组相比,AI HIP在Dorr A型股骨髓腔形态中规划更具优势,两组比较差异有显著性意义(P=0.012)。对照组术后股骨偏心距和总偏心距均大于研究组,差异均有显著性意义(P<0.05)。③在水平方向上研究组旋转中心平均位移为1.8(-0.7,4.1)mm,对照组为2.3(-0.5,5.0)mm;在垂直方向上,研究组平均位移为0.8(-1.5,2.7)mm,对照组为-1.5(-3.6,2.5)mm,差异无显著性意义(P>0.05)。两组术后双下肢长度差值比较显示研究组3.05(2.01,3.89)mm与对照组3.63(2.60,5.30)mm之间差异无显著性意义(Z=-1.736,P=0.083)。④结果表明,人工智能术前规划系统比数字化二维模板预测髋臼和股骨柄假体型号具有更高的准确性,在Dorr A型股骨髓腔形态中规划更具优势。使用人工智能深度学习技术有助于更可靠地预测下肢肢体长度和偏心距,恢复髋关节旋转中心。

基于二维嵌套动态规划的清江梯级联合调度研究

针对目前改进动态规划算法和智能优化算法在梯级水电站联合调度求解过程中的非全局最优解,本文以清江梯级水电站为研究对象,提出二维嵌套动态规划算法进行优化调度,调度中考虑上游水电站每一次的出流过程对于中下游两水电站发电量的影响,中游水电站每一次的出流过程对于下游水电站发电量的影响,并将优化调度结果与实际调度、常规动态规划调度进行对比,取得了很好的效果,为梯级水电站的联合调度提供了一种全局调度的思想和方法。

二维动态规划法在桩柱式墩台活载内力计算中的应用

作用在桥面上的荷载是通过支座间接传给墩台的 ,因此墩台的内力无法利用其内力影响线简单求得。活载在桥面上的移动是二维的 ,纵向最不利载位容易确定 ,但横向最不利载位却很难确定。为了减少计算量 ,在实际设计计算中 ,横向通常只计算中载和偏载两个载位。因此 ,所求得的内力不可能是最大和最小内力。为了解决这一问题 ,本文利用作者提出的二维动态规划法加载方法计算桩柱式墩台的内力 ,效果很好。

二维动态规划方法的matlab实现及其应用

文章运用matlab语言给出了二维动态规划逆序算法的程序,并且通过两个数值实例验证了该程序的有效性,同时也表明了该程序对动态规划问题具有一定的通用性。

基于灰度的二维/三维图像配准方法及其在骨科导航手术中的实现

目的随着基于医学图像导航的手术对三维信息需求的加强,建立二维/三维的医学图像配准算法,在二维规划的基础上引入三维信息。方法首先,将获取的骨盆图像体数据集通过投影得到DRR图像,将获取的X线图像进行校正;然后,利用灰度相似性测度配准DRR图像和无失真X线图像。结果在初始位置相对坐标位移<20mm,角度<5°时配准精度小于1.47%,取得良好的配准结果。结论本文提出的基于灰度计算的配准技术能够实现术中二维医学图像与术前三维医学图像的配准,实现术中二维/三维手术规划相结合。

考虑能耗的无人机路径规划及海洋捕食者算法求解

针对在带无人机的旅行商(TSPD)问题上常见优化算法未考虑能量损耗以及不够稳定、收敛速度较慢的缺点,提出一种基于海洋捕食者算法的路径规划策略。为满足实际应用,综合考虑能耗与时间效率,在二维平面上建立了多目标优化的数学模型。然后采用海洋捕食者算法对其仿真求解,并与其他启发式算法进行性能对比。仿真计算结果表明,面对随机的地点坐标时,该算法能更稳定地生成较优规划路径,减少了无人机的飞行时间和能量损耗。

基于动态步长的无人机三维实时航迹规划

针对直接在三维空间进行无人机(UAV)航迹规划难度较大的问题,将三维规划分解为二维平面规划和高度规划,最后再合成得到三维航迹,使规划空间得以简化,降低问题的复杂度;为实现在威胁区域对航迹的精细搜索,降低危险性,提出了一种根据与威胁的距离而动态调整搜索步长的策略;当无人机遇到突发威胁时,通过设置子目标点,帮助无人机快速修正航迹,实现航迹重规划。仿真试验结果验证了所提方法的有效性,无人机可以安全绕开突发威胁,实现三维规划,采用动态步长,航迹的受威胁程度降低。

基于深度强化学习的无人机实时航迹规划

随着无人机技术的应用和发展,无人机执行任务的飞行环境愈发复杂多变,对无人机机动避障能力和航迹规划的实时性提出了更高的要求。基于泛化性较好、对环境依赖弱的深度强化学习算法,以雷达实时获取的障碍物地图信息为基础进行实时路径规划,针对二维航迹规划问题特点设计了连续奖励函数,解决了强化学习算法在二维平面航迹规划中奖励稀疏的问题;基于迁移学习的思想设计多个训练环境,并按任务的难易程度进行分步训练,降低了算法的训练难度,提高了训练效果,并使算法的收敛效果更加稳定。在实验中将SAC算法与目前主流的PPO和TD3算法进行对比,实验结果表明:SAC算法收敛速度快,实时性好,航迹平滑度更好。

基于改进蚁群算法的无人机城市低空航迹规划

针对城市低空密集环境下无人机的二维航迹规划问题,在基本蚁群算法的基础上对状态转移函数和信息素更新规则进行改进,通过引入状态转移干预系数,使得路径上的信息素迅速积累,加快了算法前期的搜索速度;通过引入信息素调节因子,对路径上的信息素浓度进行适度调节,抑制信息素浓度较大的路径对蚂蚁的诱导作用,从而避免算法后期取得局部最优解。仿真结果表明,改进蚁群算法规划的航迹更短,搜索速度较快且具有优良的全局搜索能力。

三维LP图解法仿真设计与实现

线性规划(Linear Programming,LP)是运筹学中研究较为充分的一个重要分支,应用范围十分广泛,在经济金融、经营管理、工业生产等方面均有应用。它是研究在线性约束条件下线性目标函数极值问题的数学理论。目前对线性规划求解的方法比较成熟,常用的有单纯形法、原始对偶方法和图解法等。其中图解法可以清晰直观地展示求解过程,方便学习者掌握线性规划的概念和细节,以及对对偶原理和灵敏度分析等性质有更深地理解。虽然二维图解法实现相对简单,但三维的仿真实现目前在国内外尚属空白,论文的研究目的即为设计三维图解法仿真模拟程序,使其更好地为教学工作服务,进一步推动线性规划求解算法的发展。

输水渠道线路优化与漫游数学家模型

在传统漫游数学家模型的基础上,以线路定性方案、渠段纵坡为决策变量,工程总投资为目标函数,考虑渠段线路状态转移和渠道首末水位约束,提出了阶段函数已知情况下的长距离输水渠道线路优化二维动态规划模型。实例证明该法对长距离输水渠道线路系统的优化比传统线路方法更优越。

冬小麦节水高效优化灌溉制度模型应用研究

根据霍泉灌区田间试验资料,考虑水分亏缺的后效性,以冠层叶面积指数修正后的作物-水模型作为目标函数,建立二雏动态规划模型,计算冬小麦节水高效优化灌溉制度。结果显示,该模型充分反映了灌水时间、灌水定额和灌溉水量产生的冬小麦的产量效应,所建模型和参数确定较合理,在实践中更有实用性。

三峡梯级水库日优化调度模型及应用

通过仔细分析梯级水库日优化调度的数学模型 ,提出了一种基于二维动态规划和离散微分动态规划相结合的混合求解策略 ,该策略理论上严谨 ,计算时间比较短 ,能满足日常调度的需要。并针对三峡—葛洲坝梯级水电系统进行仿真计算 。

Application of the Sediment Mathematical Modelling on Planned Project of Lingdingyang Bay

Based on the combined hydraulic calculation for the eastern network region at the Pearl River estuary and several outlets to the Lingdingyang Bay, the sediment calculation modelling was introduced in the establishment of the sediment mathematical model for Lingdingyang Bay and the eastern region with one and two dimensional flow calculation. Model adjustment and verification were performed in conjunction with field data. The simulated results coincide well with measured data.In addition the model is applied to predict the shore-line planning scheme of Lingdingyang Bay.The theoretical criterion is provided for the shore line plan in the model.And a new mathematical simulated method is put out to research the planning engineering concerned with one-dimensional net rivers and two-dimensional estuary.

图像信息检索系统的设计

对采用基于图像频率特征匹配和图像识别方法来实现图像信息检索进行了研究。先用小波分析作为特征提起方法,由于小波分析具有多分辨率分析的特点,并且在提取图像频域特征的同时,保留了图像的空间信息,因此用它来提取图像特征;而后根据计算量的大小,分别用改进的二维相关性算法和二维动态规划弹性算法进行图像的匹配和识别;用VC++和Matlab混合编程进行系统构建并进行了测试实验。实验结果表明,系统有良好的检索效果。

最不利情况下中小水库联合供水的调度研究

通过设计二维动态规划模型并利用Matlab程序,解决了最不利情况下2座中小水库的联合优化调度问题,实现了优质水资源的最大化利用,满足了区域联合供水的需要。在求解过程中,基于调节库容系数法,确定了水库优先供水顺序,有效地减轻了计算工作量。本文所提供的思路与方法为求解类似的水库联合供水提供了技术支撑。