23、模拟蚂蚁觅食行为的多智能体系统与移动学习研究

模拟蚂蚁觅食行为的多智能体系统与移动学习研究

模拟蚂蚁觅食行为的多智能体系统研究

• 觅食与归巢信息素 ：觅食和归巢信息素是蚂蚁尾部分泌的主要挥发性化合物。蚂蚁经过时会释放信息素，使巢穴到食物路径上的信息素浓度增加。蚂蚁会选择信息素浓度最高的路径进行觅食。而且，由于信息素具有挥发性，当食物消失时，信息素不会扩散，路径会随时间逐渐消失。
• 蚂蚁模型概述
  • 信息素模型 ：信息素对象被创建为锥形物体，当蚂蚁返回巢穴时，会定期放置在蚂蚁经过的位置，形成一条路径。该模型通过锥形物体的高度来表示猎物信息素的浓度，信息素的释放、扩散、挥发和蒸发四种状态通过锥形物体的变化来体现。觅食信息素的锥形物体颜色为黄色，归巢信息素为紫色，以便区分。
  • 蚂蚁模型 ：蚂蚁模型的主体用立方体表示，前面右侧为前方。正面两侧各放置两个圆柱形物体作为信息素传感器。信息素传感器由10个小传感器组成，根据与猎物信息素对象的接触与否输出1/0值，在高度方向上有11级分辨率，输出值从0（未接触信息素）到10（最大接触值）。蚂蚁模型通过直接指定位置坐标和旋转角度进行前进和旋转运动，控制算法会计算每一步的位置坐标和旋转角度。
  • 控制算法 ：蚂蚁的旋转由以下方程表征，其中行进方向用角度θ表示，蚂蚁速度为v，采样周期为$T_s$，右侧和左侧传感器接触的信息素数量分别为$R_s$和$L_s$。
    • $x[k] = x[k - 1] + v