[发明专利]基于Christofides解算遗传算法初始种群的农机调度方法

权利要求书

1.基于Christofides解算遗传算法初始种群的农机调度方法，其特征在于，针对多台农机和多块农田的情况，采用基于Christofides的解算结果，合理分配出行农机并为出行农机规划调度路线，具体步骤为：

(1)染色体编码：根据农机调度特点，采用实数对染色体进行编码，即由1-n的随机排列表示农机在农田间的作业顺序；

(2)确定适应度函数：选取所有农田点随机全排列总距离的倒数作为适应度函数，其中，所有农田点随机全排列总距离的倒数即目标函数的倒数；

适应度函数为：

其中：为由节点i和节点j组成的距离矩阵；n为节点个数，包含农机节点；M为农机数量；

三个决策变量如下：

其中：为农机m从起始位置出发前往农田作业点j；为农机m由农田作业点i返回到起始位置；

(3)初始化种群：采用Christofides解算结果生成初始种群，包括求解最小生成树、最小完美匹配以及生成Euler回路三大部分，其具体实现步骤如下：

1)设农机与农田的总数为n，以这些点为顶点生成完全图G，求解G的最小生成树T；

2)V'是由T中度为奇数的顶点组成的集合，G'是V'的完全子图，由G'生成一个最小完美匹配M；将求算的最小生成树T与最小完美匹配M相结合得到Euler图G*；

3)求解G*中从某一顶点v出发的一条Euler回路E_v，然后以v为起始点沿着E_v访问G*中的所有顶点，在该过程中如遇到重复顶点就跳过，继续访问下一个顶点，直至访问完所有顶点，这样便生成了图G的一条哈密顿回路C；

(4)选择操作：根据适应度值对父代个体和由其经过交叉、变异的个体进行降序排列，选取前n个个体组成一个新种群，即子代种群；

(5)交叉操作：随机选取两个父代个体，根据交叉概率将其相异的基因片段进行交换；是否进行交叉由交叉概率p_c决定，当迭代中产生的随机数小于交叉概率p_c时，则进行交叉操作；否则，不进行交叉操作；

(6)变异操作：随机选取一个个体，对其染色体中的部分基因进行更改；是否进行变异取决于变异概率p_m，当迭代中产生的随机数小于变异概率p_m时，则进行变异操作；否则，不进行变异操作；

(7)终止条件判断：判断是否达到最大迭代次数Gen，若否，则对生成新种群的个体适应度进行计算并继续执行遗传操作；若是，则输出最优解并结束。

2.根据权利要求1所述的基于Christofides解算遗传算法初始种群的农机调度方法，其特征在于，采用适应度函数计算染色体的适应度时，使用球面距离公式计算农田作业点之间的距离。