复杂动态空间协同优化系统:基于粒子群优化(PSO)的多智能体三维路径规划
- ⚡ Numba JIT 底层计算加速:针对海量空间状态数据的动态推演,全面弃用原生 Python 低效循环。利用
Numba (@njit)装饰器将碰撞检测、时间离散化与向量投影等核心逻辑编译为底层机器码,使复杂多智能体寻优计算的吞吐量提升百倍以上。 - 🌌 3D 空间数据建模与点云生成:纯手工实现三维圆柱体真目标点云生成(Point Cloud Generation),基于空间解析几何与向量点乘构建精确的动态视野遮挡检测模型。
- 🧠 高维全局优化(40维参数空间):自主编写面向对象的 PSO 算法引擎。针对多智能体协同导致的巨大解空间,创新性提出 “分而治之(Divide and Conquer) + 分层高斯噪声扰动” 的初始化策略,有效克服算法在高维连续空间中的局部最优陷阱。
- 📊 纯 Numpy 向量化矩阵推演:将空间坐标、速度、加速度等物理量全部转化为矩阵运算,实现高度工程化的代码架构。
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├── question1.py # 核心环境建模:3D目标点云生成、运动学推演、几何遮挡判定
├── question2.py # 基础优化(4维空间):单机拦截单目标,基础 PSO 算法实现
├── question3.py # 进阶优化(8维空间):单机拦截多目标,引入连续投放时序约束
├── question4.py # 多机协同(12维空间):多机拦截单目标,设计多智能体协同约束
├── question5.py # 极限挑战(40维空间):5机拦截3目标,分而治之与高斯加噪初始化策略
├── init_data.py # 数据预处理与子模块前置计算引擎
├── test.py # 3D 空间轨迹可视化分析脚本(Matplotlib 3D)
└── README.md # 项目说明文档