【路徑規劃】基於蟻群的多無人機攻擊排程
t=[4 5;16 25.8;10 45;20 55;30 65;35 55;29 31;37 26;47 27;30 31.3;31 17;14 7;35.6 13.8;26.7 22.5;21 39;38 42;5 26;28 53;20 13;10 60;26 31;54 38;7 58;12 36;30 2] %24個點,第25個點事origin
save t.mat t
load t.mat
value=[1 1 1 2 3 2 1 3 3 2 2 2 2 2 1 2 3 3 1 1 2 1 1 1]; %24個目標的價值
value=value/100;
time=zeros(1,25); %偵察UAV時間陣列，裡面放的是飛機走的航程，除以速度便是時間，設速度為‘1’
attacktime=zeros(1,25); %打擊UAV時間陣列
%把偵察過的任務對應無人機走過的航程存到該任務的一個矩陣裡，當做時間，然後打擊任務如果選定某任務，check一下時間是否合格，合格的話，可以打擊，並存入禁忌表，不合格的話，選次概率的
%注：目的是把所有目標執行完所有任務，所以每次迭代最後所有無人機收穫的總價值都一樣，都是所有目標的價值之和；所以本程式考慮優先執行價值大的目標，防止無人機飛很久、打很久後攻打效率變低
%的情況出現
%%計算城市間相互距離
n=size(t,1);
D=zeros(n,n);
for i=1:n
for j=1:n
if i~=j
D(i,j)=sqrt(sum((t(i,:)-t(j,:)).^2));
else
D(i,j)=1e-2;
end
end
end
%%初始化引數
m=10; %螞蟻個數
alpha=1; %資訊素重要程度因子
beta=1; %啟發函式重要程度因子
gama=2;
rho=0.3; %資訊素揮發因子
Q=1.0; %總量
eta=1./D; %啟發函式
tau=ones(n,n)+7.1192e-005;%資訊素矩陣
iter=1; %迭代次數初始值
iter_max=80; %迭代次數最大值
length_best=zeros(iter_max,1);%每次迭代最佳路徑長度(應該是一次比一次小)
length_ave=zeros(iter_max,1); %每次迭代路徑平均長度
%%迭代尋找最佳路徑
while iter<=iter_max
whta=cell(8,1);
lieend=zeros(8,1);
for zu=1:8
city_index=1:25; %城市來標號
table=[];
start=zeros(4,1);
temp=randperm(24);
for i=1:4
start(i)=temp(i);
end
table(:,1)=start;
j=2;
while (j<=30)
for i=1:4
if i==1 %UAV1只負責“偵察”任務
if table(1,(j-1))~=25
table1=table(1,:);
table1=[table1;table(3:4,:)];
tabu1=table1(:); %UAV1的禁忌表出來了 %25如果也在tabu1裡的話，那麼
allow_index1=~ismember(city_index,tabu1); %【走過的變成0，能走的為1】【若tabu=(1 4)則allow_index=(0 1 1 0 1 1 1...)】【注意：allow_index與city_index同維】
allow1=city_index(allow_index1); %把還能走的序號摘出來了（待訪問的城市集合）
P1=allow1;
%計算城市的轉移概率
if numel(allow1)~=0
for k=1:max(size(allow1))-1
P1(k)=(tau(table(1,(j-1)),allow1(k))^alpha)*(eta(table(1,(j-1)),allow1(k))^beta)*10000+7.1192e-004;
end
P1(max(size(allow1)))=7.1192e-005;
P1=P1/sum(P1);
[d1,ind1]=sort(P1,2,'descend');%從大到小排序是d1,對應的原序號是ind1
target1=allow1(ind1(1));
%輪盤賭法選擇下一個城市
%pc1=cumsum(P1); % （p1 p1+p2 p1+p2+p3 p1+p2+p3+p4 ....）【p1<->allow(1) p2<->allow(2) ...】
%target_index1=find(pc1>=rand);
%target1=allow1(target_index1(1)); %這次返回的是allow陣列中城市的真正序號
table(1,j)=target1; %把選好這個點放到路徑表裡面
rr=D(25,table(1,1));
time(table(1,1))=rr;
if j>2
for c=2:(j-1)
rr=rr+D(table(1,c-1),table(1,c));
end
end
rrr=rr+D(table(1,j-1),target1);%rrr就是UAV1到該點時走過的航程
time(target1)=rrr;
else
table(1,j)=25;
end
end
if table(1,(j-1))==25
table(1,j)=25;
end
end
if i==2 %UAV2只負責“打擊”任務
if (table(2,(j-1))~=25)
table(2,1)=table(1,1); %設定它第一次打擊的是UAV1偵察過的目標
ta2=table(1:(4*(j-1)+1)); %當前元素之前所有的元素
tabu21=[];
tabu22=[];
tabu2=[];
for y=1:24
if sum(ta2==y)==2
tabu21=[tabu21;y];
end
end %出現過兩次的放在tabu21裡
tabu22=setdiff(1:24,ta2); %一次都沒出現的放在tabu22裡
tabu2=[tabu21',tabu22]; %tabu2出來了
allow_index2=~ismember(city_index,tabu2); %【走過的變成0，能走的為1】【若tabu=(1 4)則allow_index=(0 1 1 0 1 1 1...)】【注意：allow_index與city_index同維】
allow2=city_index(allow_index2); %把還能走的序號摘出來了（待訪問的城市集合）
P2=allow2;
%計算城市的轉移概率
for k=1:(length(allow2)-1)
P2(k)=tau(table(2,(j-1)),allow2(k))*eta(table(2,(j-1)),allow2(k))*value(allow2(k))*10000;
end
P2(max(size(allow2)))=7.1192e-005;
P2=P2/sum(P2);
[d2,ind2]=sort(P2,2,'descend');%從大到小排序是d1,對應的原序號是ind1
target2=allow2(ind2(1)); %target2=d1(1);
%輪盤賭法選擇下一個城市
%pc2=cumsum(P2); % （p1 p1+p2 p1+p2+p3 p1+p2+p3+p4 ....）【p1<->allow(1) p2<->allow(2) ...】
%target_index2=find(pc2>=rand); %選中那個概率較大的選中的點，返回的是allow陣列中的序號
%target2=allow2(target_index2(1)); %這次返回的是allow陣列中城市的真正序號
%table(2,j)=target2; %把選好這個點放到路徑表裡面
oo=D(25,table(2,1));
attacktime(table(2,1))=oo;
if j>2
for c=2:(j-1)
oo=oo+D(table(2,c-1),table(2,c));
end
end
ooo=oo+D(table(2,j-1),target2);%ooo就是UAV2到該點時走過的航程
if numel(d2)>5
u=2;
while (ooo>time(target2)+20 & u<6)
target2=allow2(ind2(u));
ooo=oo+D(table(2,(j-1)),target2);
u=u+1;
end
end
table(2,j)=target2;
attacktime(target2)=ooo;
end
if table(2,(j-1))==25
table(2,j)=25;
end
end
if i==3 %UAV3是“察打”任務
if table(3,(j-1))~=25
ta3=table(1:(4*(j-1)+2));
tabu3=[];
tabu3c=[];
for y=1:24
if sum(ta3==y)==2
tabu3=[tabu3;y];
end
end %出現兩次的放在tabu3裡
for y=1:24
if sum(ta3==y)==1
tabu3c=[tabu3c;y];
end
end %tabu3c是待打的任務，已偵查完的任務
allow_index3=~ismember(city_index,tabu3); %【走過的變成0，能走的為1】【若tabu=(1 4)則allow_index=(0 1 1 0 1 1 1...)】【注意：allow_index與city_index同維】
allow3=city_index(allow_index3); %把還能走的序號摘出來了（待訪問的城市集合）
P3=allow3;
%計算城市的轉移概率
for k=1:(length(allow3)-1)
%if ismember(allow3(k),tabu3c)==1
h=table(3,(j-1))
P3(k)=(tau(table(3,j-1),allow3(k))^alpha)*(eta(table(3,(j-1)),allow3(k))^beta)*value(allow3(k))*10000+7.1192e-005;%這是要打的，需要價值
%else
%P3(k)=(tau(table(3,(j-1)),allow3(k))^alpha)*(eta(table(3,(j-1)),allow3(k))^beta)*100+7.1192e-005;%這些是待偵察的，沒有價值
%end
end
P3(max(size(allow3)))=7.1192e-009;
P3=P3/sum(P3);
[d3,ind3]=sort(P3,2,'descend');%從大到小排序是d1,對應的原序號是ind1
target3=allow3(ind3(1));
%輪盤賭法選擇下一個城市
%pc3=cumsum(P3); % （p1 p1+p2 p1+p2+p3 p1+p2+p3+p4 ....）【p1<->allow(1) p2<->allow(2) ...】
%target_index3=find(pc3>=rand); %選中那個概率較大的選中的點，返回的是allow陣列中的序號
%target3=allow3(target_index3(1)); %這次返回的是allow陣列中城市的真正序號
%table(3,j)=target3; %把選好這個點放到路徑表裡面
ww=D(25,table(3,1));
time(table(3,1))=ww;
if j>2
for c=2:(j-1)
ww=ww+D(table(3,c-1),table(3,c));
end
end
www=ww+D(table(3,j-1),target3);%www就是UAV3到該點時走過的航程
if ismember(target3,tabu3c)==0 %偵察任務
time(target3)=www;
table(3,j)=target3;
else %打擊任務
attacktime(target3)=www;
if numel(d3)>5
u=2;
while (www>time(target3)+20 & u<6)
target3=allow3(ind3(u));
www=ww+D(table(3,(j-1)),target3);
u=u+1;
end
end
attacktime(target3)=www;
table(3,j)=target3;%www<time(target3)+10 說明此打擊任務合理
end
end
if table(3,(j-1))==25
table(3,j)=25;
end
end
if i==4 %UAV4是“察打”任務
if table(4,(j-1))~=25
ta4=table(1:(4*(j-1)+3));
tabu4=[];
tabu4c=[];
for y=1:24
if sum(ta4==y)==2
tabu4=[tabu4;y];
end
end %出現兩次的放在tabu4裡、、可以把已經偵察過的放在tabu4c中，（即出現過一次的），如果選到的是在tabu4'中的說明是要打擊的然後算一下它的航程，再和偵察路徑比較
for y=1:24
if sum(ta4==y)==1
tabu4c=[tabu4c;y];
end
end
allow_index4=~ismember(city_index,tabu4); %【走過的變成0，能走的為1】【若tabu=(1 4)則allow_index=(0 1 1 0 1 1 1...)】【注意：allow_index與city_index同維】
allow4=city_index(allow_index4); %把還能走的序號摘出來了（待訪問的城市集合）
P4=allow4;
%計算城市的轉移概率
for k=1:(max(size(allow4))-1)
%if ismember(allow4(k),tabu4c)==1
sxx=table(4,(j-1))
P4(k)=(tau(table(4,(j-1)),allow4(k))^alpha)*(eta(table(4,(j-1)),allow4(k))^beta)*value(allow4(k))*10000+7.1192e-005;
%else
%P4(k)=(tau(table(4,(j-1)),allow4(k))^alpha)*(eta(table(4,(j-1)),allow4(k))^beta)*100+7.1192e-005;
%end
end
P4(max(size(allow4)))=7.1192e-009;
P4=P4/sum(P4);
[d4,ind4]=sort(P4,2,'descend');%從大到小排序是d1,對應的原序號是ind1
target4=allow4(ind4(1));
%輪盤賭法選擇下一個城市
%pc4=cumsum(P4); % （p1 p1+p2 p1+p2+p3 p1+p2+p3+p4 ....）【p1<->allow(1) p2<->allow(2) ...】
%target_index4=find(pc4>=rand); %選中那個概率較大的選中的點，返回的是allow陣列中的序號
%target4=allow4(target_index4(1)); %這次返回的是allow陣列中城市的真正序號
%table(4,j)=target4; %把選好這個點放到路徑表裡面
qq=D(25,table(4,1));
time(table(4,1))=qq;
if j>2
for c=2:(j-1)
qq=qq+D(table(4,c-1),table(4,c));
end
end
qqq=qq+D(table(4,j-1),target4);%www就是UAV3到該點時走過的航程
if ismember(target4,tabu4c)==0 %偵察任務
time(target4)=qqq;
table(4,j)=target4;
else %打擊任務
attacktime(target4)=qqq;
if numel(d4)>5
u=2;
while (qqq>time(target4)+20 & u<6)
target4=allow4(ind4(u));
qqq=qq+D(table(4,j-1),target4);
u=u+1;
end
end
attacktime(target4)=qqq;
table(4,j)=target4;%www<time(target4)+10 說明此打擊任務合理
end
end
if table(4,(j-1))==25
table(4,j)=25;
end
end
end %一列結束
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