[发明专利]一种基于层次分析法优化的改进A*算法在火灾环境下对船舶舱室人员的路径规划方法

说明书

一种基于层次分析法优化的改进A*算法在火灾环境下对船舶舱室人员的路径规划方法，属于船舶舱室人员应急规划领域。本发明解决了传统火灾环境下船舶舱室的路径规划中实用性低的问题。本发明所述的方法包括：建立层次模型优化目标，所述层次模型包括目标层和准则层，所述准则层包括路径距离、路径拥挤度和路径环境，所述路径环境包括子准则层；根据层次分析法处理子准则层和路径环境，获得子准则层的权重向量ω1和路径环境的权重向量ω2；无量纲化处理准则层和子准则层；结合路径环境的权重向量ω2对同量级的无量纲量进行加权处理，通过A*路径规划算法对路线规划进行优化，获得最优路线。本发明适用于火灾环境下船舶舱室的路径规划。

技术领域

本发明属于船舶舱室人员应急规划领域，特别涉及一种基于层次分析法优化的改进A*算法在火灾环境下对船舶舱室人员的路径规划方法。

背景技术

随着造船技术的不断发展，船舶设计与建造呈现大型化、复杂化、智能化发展趋势，船舶载重量、载客量不断增大，一旦发生倾覆、火灾等灾难时，往往造成更为巨大的生命财产损失。因此，大量人员如何在复杂、狭小的船体空间内有序、迅速地撤离，所衍生的路径规划问题在制定疏散预案、推动航运业安全性上都具有重大的理论价值和社会意义。

对于船舶人员的路径优化的研究相对较少，在现有的路径规划中，目前常采用的算法种类有很多种，比如基于搜索的路径规划算法如A*算法，Dijkstra算法等；基于智能算法的路径规划如遗传算法和蚁群算法等；以及基于采样的路径规划算法，如RRT算法等。

在传统火灾环境下船舶舱室的路径规划中，一般是以路径长度作为权值来判断路径的优劣，但实际的路网需求所要考虑的因素却更为复杂，缺乏实用性。

发明内容

本发明解决了传统火灾环境下船舶舱室的路径规划中实用性低的问题。

一种基于层次分析法优化的改进A*算法在火灾环境下对船舶舱室人员的路径规划方法，包括：

建立层次模型优化目标，所述层次模型的结构包括目标层和准则层，其中，所述准则层包括路径距离A、路径拥挤度B以及路径环境C，所述路径环境C包括子准则层D；

根据层次分析法处理路径环境C的子准则层D，获得路径环境C的子准则层D的权重向量ω1；

根据层次分析法处理路径距离A、路径拥挤度B以及路径环境C，获得路径环境C的权重向量ω2；

无量纲化处理路径距离A、路径拥挤度B、路径环境C以及路径环境C的子准则层D；

利用同量级的无量纲量表示经无量纲化处理的路径距离A、路径拥挤度B、路径环境C以及路径环境C的子准则层D，并结合路径环境C的权重向量ω2对同量级的无量纲量进行加权处理，通过A*路径规划算法对路线规划进行优化，获得最优路线。

进一步的，所述路径环境C的子准则层包括CO浓度C1、能见度C2、热辐射C3、温度C4。

进一步的，所述根据层次分析法处理路径环境C的子准则层D，获得路径环境C的子准则层D的权重向量ω1，包括：

构建判断矩阵，所述判断矩阵是影响路径环境权重的任意两个因素之间重要性比较矩阵，根据同一层中两个因素的重要性比较结果确定矩阵中各元素值；

对所述判断矩阵进行一致性检验，检验参数包括一致性指标、随机一致性指标和检验系数，得到所述判断矩阵是否符合一致性；

计算获得路径环境C的子准则层D的权重向量ω1。

进一步的，所述判断矩阵为：

A＝(a_ij)n×n

其中，a_ij表示因素i和因素j数量化的相对权重，n表示因素的序号。