动物集群运动行为模型12

1 鱼群运动行为模型 摘要 本文研究了鱼群运动时受环境及邻近同族的影响而改变速度方向的机制，并以此为基础分析了鱼群在躲避捕食者和觅食时的信息传递和转移路线。 对于问题一，本文考虑平衡状态时，即没有捕食者威胁也无觅食和迁移的需求时，个体鱼的游动规律。本文假设个体鱼在二维平面内游动时能够感知到一定范围（R）内的同族的位置和游动方向，并遵循四个规则：惯性规则、靠近规则、对齐规则、规避规则，个体鱼的运动方向由这四个规则对鱼的影响大小决定，11 1223344tttttPPPPP ，11cossinttttttxxvPyyvP  。由此可对每一条鱼的运动状态进行迭代更新。 对于问题二，本文考虑在二维平面中引入捕食者，并假设捕食者将游向其感知范围（R0）内距离其最近的个体鱼，同时受其自身游动惯性的影响，则其游动方向11 122tttPPP 。由此可对捕食者的游动状态进行迭代更新。当捕食者靠近个体鱼，出现在个体鱼的感知范围内时，小鱼将产生避险意识，避险方向为捕食者到个体鱼的方向，同时向其感知范围内的个体鱼发送告警信号，接受到告警信号的个体鱼将产生离散意识，离散方向为其感知到的避险个体鱼游动方向的平均方向。则此时小鱼的游动方向11 12233445566tttttttPPPPPPP 。由此可对捕食者和个体鱼的运动状态进行迭代更新。 对于问题三，本文仅考虑掌握食物源位置信息的信息丰富者，它们在遵循问题一中提出的游动规则条件下，将主动靠近食物源，并且把它向食物源游去的信息告知邻居，召集其它个体鱼共同觅食。对于非信息丰富者来说，它能受到其感知范围内信息丰富者的召集信息，并趋向这些信息丰富者的实际游动方向的平均方向，追 随 它 们 共 同觅食。此时个体鱼的游动方向：11 12233445566tttttttPPPPPPP 。对于信息丰富者，受到召集作用的权重60 。对于非信息丰富者，游向食物源的权重50 。由此可得鱼群觅食的集群运动情况。 关键词：个体运动 集群运动 运动规则 2 一、 问题重述 1.1 问题背景 在动物界，大量集结成群进行移动或者觅食的例子并不少见，这种现象在食草动物、鸟、鱼和昆虫中都存在。这些动物群在运动过程中具有很明显的特征：群中的个体聚集性很强，运动方向、速度具有一致性。在生态系统中,动物个体的行为相对简单,集群后却能表现出复杂的群体行为。个体行为是构成群体行为的基础,个体...