[发明专利]基于加权偏好的多目标粒子群优化的自然保护区摄像头规划方法

说明书

本发明提出了一种基于加权偏好的多目标粒子群优化的自然保护区摄像头规划方法，用于自然保护区内监测摄像头规划的多目标问题。该方法首先运用层次分析法提取出不同自然保护区中对摄像头的多种性能的偏好程度，即权重，其次根据各个指标的权重设置一个加权偏好。然后将加权偏好运用到多目标粒子群优化算法(MOPSO)的全局最优粒子的选择，引导粒子群向偏好区域收敛，最后运用多目标偏好PSO对自然保护区不同类型摄像头数量进行优化，得出问题的优化解集，以供选择。该方法可以针对不同的自然保护区的自然条件，得出不同的规划方案。

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体是基于加权偏好的多目标粒子群优化MOPSO用于自然保护区摄像头规划问题的方法。

背景技术

野生动物保护是当今一个非常重要的问题，建立自然保护区是保护野生动物的一个非常有效的方法。建立自然保护区可以保护人类赖以生存和发展的生物多样性，保证生物资源的永续利用，实现可持续发展。同时，建立自然保护区也可以增加人类对野生动物的了解和研究，探索动物在野外环境下的生活习性，也为启发式算法提供启发。

目前，随着人们对自然的关注度越来越高，全球逐渐建立起越来越多的自然保护区，但是为了避免野生动物的生活受到人类的干扰，数据的采集只能通过摄像头记录的方式进行。一般来说，自然保护区的占地面积都非常大，如何合理规划摄像头是一个值得思考的问题。同时，由于不同的自然保护区所处地理位置不同，其自然条件以及气候条件均不同，其中生活的野生动物种类不同，生活习性不同，为了更直观有效的观测野生动物的生活情况，需要不同性能的摄像头进行数据采集。有的地方靠近水源，湿度大，需要防水性能好的摄像机，有的地方气温高，需要耐热性好的摄像机，有的动物常年晚上活动，为了观察其生活情况就需要具有夜视功能的摄像机。如何根据不同的自然保护区的条件，在尽可能降低成本的情况下更有效的观察野生动物的生活情况，给出最合理的摄像头规划方案，在现如今非常重要。

发明内容

针对目前市面上摄像头种类，各摄像头的性能不同，其主要解决的问题不同，自然保护区在进行野生动物观测时的摄像头选择规划困难，本发明提出了基于加权偏好的MOPSO用于自然保护区摄像头规划问题的方法。

本发明的技术方案为：基于加权偏好的多目标粒子群优化的自然保护区摄像头规划方法，包括下列步骤：

步骤1：提取出不同自然保护区对于摄像头性能，包括夜视性能，防水性能，耐高温性能的偏好程度；

步骤2：采用均匀初始化方法，初始化摄像头规划的种群，每个粒子代表一种摄像头规划方案；

步骤3：计算摄像头规划粒子在各目标函数上的值，将生成的非支配解集存储到外部存档中；

步骤4：选择摄像头规划粒子的全局引导者，引导摄像头规划种群向偏好区域搜索；

步骤5：更新粒子群优化PSO公式，并为摄像头规划粒子的位置增加扰动，增加种群的多样性；

步骤6：计算摄像头规划粒子在各目标函数上的值，用来评价每个摄像头规划种群中的粒子好坏；

步骤7：将非支配规划解集加入外部存档，更新与维护外部存档；

步骤8：如满足终止条件，进入步骤9，否则跳入步骤4进行循环；

步骤9：结束。

进一步，所述的步骤1包含下列步骤：

步骤1.1：首先将需要决策的自然保护区摄像头数量，考虑的因素包括夜视性能，防水性能，耐高温性能按照它们之间的关系分为高层与低层；

步骤1.2：构造对比判断矩阵，将摄像头规划所考虑的因素如夜视性能，防水性能，耐高温性能两两比较，通过相对尺度标量来刻画规划中的两两因素之间的相对重要性程度，两两对比时采用的相对尺度标量设置如下：