動物集群運(yùn)動行為模型系列之八-資料下載頁
2025-05-16 02:13本頁面
【正文】 體行為，對于原群體的個體而言，領(lǐng)導(dǎo)者也只是一個是普通的個體， 它只會影響到其鄰居中的其他個體，對于帶有信息的個體，它們的運(yùn)動規(guī)則是周圍平均方向與一有限方向的合作下作為下一時刻的方向。在問題一中研究的遷徙模型基礎(chǔ)上，我們研究有部分信息者的捕食或者遷徙模型。對于不知道信息的個體，它們的運(yùn)動行為和問題中的模型是一樣的，運(yùn)動同時受自身運(yùn)動方向和視野范圍內(nèi)其它個體的運(yùn)動方向決定。即對于知道信息的個體，它們的運(yùn)動方向決策取決于食物源的位置或者是固定的遷徙路線，所以對于它們運(yùn)動方向為：為種群中第個帶信息者，因此帶信息者的位置坐標(biāo)變化為：從上面的模型，可以猜測出隨著種群中帶信息者個體的增加，對不帶信息者的影響作用越來越大，也會縮短種群達(dá)到一致性的時間，其他個體視野范圍內(nèi)帶信息者比重越大，這部分帶信息的個體對其他不帶信息的個體的引導(dǎo)效果會越明顯。假定種群可視范圍半徑為5，下面分別模擬在有100個個體的情況下，隨著領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)的變化，整個種群趨向于穩(wěn)定和一致的規(guī)律。假設(shè)食物在覓食者的方向上。通過計算以下幾個誤差值來判斷領(lǐng)導(dǎo)者在種群中所占比例對種群最終覓食結(jié)果的情況。角度誤差： 角度方差： 距離誤差： 通過計算幾個參數(shù)值來判斷種群中有多少個領(lǐng)導(dǎo)者才能實現(xiàn)準(zhǔn)確的覓食。下面分別作出在100個個體的種群中，領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)分別為12的情況。 領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)為2 領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)為4 領(lǐng)導(dǎo)者為個數(shù)6 領(lǐng)導(dǎo)者為個數(shù)8 領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)為10 領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)為12圖12：覓食模型仿真圖同時得到不同領(lǐng)導(dǎo)者的情況下，角度誤差、角度方差、距離誤差分別如下表所示：表1：不同領(lǐng)導(dǎo)者數(shù)量下誤差表領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)24681012角度誤差角度方差距離誤差根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以直觀看出隨著領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)的增加，角度誤差誤差和角度方差在同時減小，同時，距離誤差也迅速減小。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者個數(shù)達(dá)到12時，因此可認(rèn)為此時雖然有誤差，但是12個領(lǐng)導(dǎo)者能夠?qū)⑷后w順利帶到覓食區(qū)域。當(dāng)然隨著領(lǐng)導(dǎo)者的數(shù)量增加，角度誤差、角度方差、距離誤差會進(jìn)一步減小。所以可以說群體能成功覓食的條件是領(lǐng)導(dǎo)者比例至少為12%。五、模型推廣動物種群群集行為運(yùn)動模型可以推廣到多個領(lǐng)域，如領(lǐng)導(dǎo)者模型可以應(yīng)用于無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛行編隊，還有人工勢場法在研究機(jī)器人蔽障中的應(yīng)用，計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的的聯(lián)通，以及衛(wèi)星群的控制等等，在實際生活中研究動物種群的運(yùn)動行為，不但可以掌握動物群體的運(yùn)動規(guī)律，還能借助動物群的智慧來研究我們?nèi)祟惿钪幸恍┯杏玫臇|西。六、模型評價將動物集群運(yùn)動分為遷徙、躲避危險、覓食等情況，根據(jù)具體情況具體分析，更加全面更合理。在種群遷徙運(yùn)動過程中，考慮個體的位置與速度信息的實時變化，綜合考慮自身情況和其他個體加權(quán)平均后對它的共同影響，使結(jié)果更加合理。對種群遷徙和尋找食物等情況進(jìn)行了模擬仿真，使結(jié)果更加直觀可信，真實描述了與運(yùn)動規(guī)律。大部分運(yùn)動和仿真都是在二維空間完成的，只將模型推廣到了三維空間，沒有具體的仿真實現(xiàn)。在躲避捕食者時，考慮個體運(yùn)動主要受捕食者的影響，對于其它個體對要研究的個體運(yùn)動產(chǎn)生的影響考慮有所欠缺。模型中只考慮了個體與個體間的相互影響作用，沒有加入其它可能對種群移動造成影響的復(fù)雜因素，使仿真結(jié)果存在一定的誤差。參考文獻(xiàn)[1] 陳世明，特征個體有界交互作用構(gòu)成的集群模型，控制理論與應(yīng)用，.[2] 王小娟，周竹榮，基于leaderfollower算法的超級節(jié)點研究，計算機(jī)應(yīng)用，.[3] 俞輝，穩(wěn)定的由領(lǐng)航者的多移動agent群集運(yùn)動控制，華中科技大學(xué)學(xué)報，第33卷，.[4] 蔡云澤，高建喜，一種提高vicsek模型收斂率的新方法，上海交通大學(xué)，.[5] 劉志新，郭雷，vicsek模型的連通與同步，中國科學(xué)院與系統(tǒng)科學(xué)研究院，北京。[6] 田寶美，基于vicsek模型的自驅(qū)動集群，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，.[7] 毛學(xué)志，各向異性的群集行為模型，系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)，.
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