基于改进的蚁群算法草场放牧轨迹规划

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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路,提升最优路径的收敛效率。其次,根据实际载畜量的计算以及在草场中判定过度放牧区域的判定标准,利用羊群轨迹数据得到过度放牧区域。在此基础上利用载畜公式得出锡林郭勒盟北部牧区的载畜能力,对其牧区提出轮牧区域划分的标准与方法。利用该划分轮牧区域方法将会有效保障羊群每天有充足的草量的同时降低对草场的破坏。最后,进行环境的建模并利用改进蚁群算法进行路径规划。通过对两种算法性能上的对比,发现改进后的算法能合理规划出羊群放牧的路线。并可以有效避开过度放牧区域,为科学化放牧提供可靠的技术支持。
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