生物群體在空間的大規(guī)模集群運動是自然界的神奇現(xiàn)象之一。鳥群作為空中集群的典型代表,其集群飛行的內(nèi)在機制廣受關(guān)注,是交叉學(xué)科前沿的熱點問題之一。鴿子具有良好的歸巢和負重等能力,存在規(guī)律的集群運動現(xiàn)象,是集群運動現(xiàn)象研究過程中理想的實驗對象�，F(xiàn)有的家鴿集群研究大多是依靠對自然狀態(tài)下鴿群的飛行數(shù)據(jù)進行記錄和分析,尚未有對實驗對象加入人為可控參數(shù)進行研究的方法。本文針對通過人工可控參數(shù)研究鴿子集群運動現(xiàn)象的空白,提出了利用鴿子腦控技術(shù)在鴿子集群運動中引入人工可控參數(shù)的方法,細化方法的關(guān)鍵步驟,并驗證其可行性。首先通過對鴿群自由飛行的詳細時空數(shù)據(jù)進行方向相關(guān)分析,得到鴿群的領(lǐng)導(dǎo)-跟隨層級關(guān)系,并從中選取處于領(lǐng)導(dǎo)層級的鴿子;然后利用鴿子腦控技術(shù)將其改造成運動誘導(dǎo)鴿,設(shè)計調(diào)控流程并進行引入運動誘導(dǎo)鴿的鴿群飛行實驗,對上述方法步驟完成驗證。論文首先優(yōu)化了鴿子背載模塊。新模塊體積更�。�30.0mm*30.0mm*15.0mm）、重量更輕（12.5g）,易于家鴿背負。新模塊的采樣率從1Hz提高到了5Hz,大大提高了記錄飛行軌跡的時空分辨率,有利于鴿群層級關(guān)系的分析。新模塊采用了我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗模... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自然界集群運動現(xiàn)象

通過水下觀察資料表明，魚群在不斷運動過程中，魚群的整體空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生各種變化，如密集球狀、沙漏狀、中空包圍狀、爆炸式擴散等，如圖1.2。例如當鮮魚遭受捕食者進攻時，它們便形成了密集球狀，捕食者便會因此選擇放棄或者只是進攻了魚團中分散的單個個體。通過對這些現(xiàn)象的大量觀察提出，魚類集群是一種自組織社會行為。在魚群集群運動過程中，整個群體是“領(lǐng)導(dǎo)者”，單個個體是“跟隨者”，個體隨整體而動，看似魚群整體前端位置的個體擔任領(lǐng)導(dǎo)作用，其實不多久，“領(lǐng)導(dǎo)的地位”就會被其他個體代替，因而實際上，魚群不存在 “領(lǐng)頭羊”。這種現(xiàn)象被稱為自組織現(xiàn)象，還有很多學(xué)者對該現(xiàn)象進行了研究和概述[47]。圖 1. 2 魚群遇到外來者時的動態(tài)形態(tài)圖[46]最后，詳細介紹與本文直接相關(guān)的鳥類集群運動現(xiàn)象的研究過程。對于鳥類集群飛行的研究

Ballerini等人[59]利用計算機視覺技術(shù)記錄了椋鳥群的飛行，如圖1.3，通過對其運動數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得出結(jié)論：椋鳥的相互作用距離不是參考簡單的空間距離，而是一種拓撲距離，即每只椋鳥僅與若干固定數(shù)量的鄰居相互作用，該結(jié)論很好地解釋了椋鳥之間的相互作用機制。圖 1. 3 典型的椋鳥群及其 3D 重建[59]圖1.3(a)和(b)是椋鳥群的照片，兩張照片分別由相距25米的兩臺不同相機同時拍攝所得。(c-f) 從四個不同的角度對椋鳥群進行3D重建。在3D模型中重建椋鳥群時，左邊每只鳥的圖像與右邊相應(yīng)鳥的圖像相匹配，紅色小方塊表示五對匹配的椋鳥。其中(d)為與(b)相同的角度重建的椋鳥群。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]昆蟲飛行能力研究進展[J]. 劉莎,呂召云,高歡歡,翟一凡,劉倩,楊普云,李萍,鄭禮,李強,于毅.  環(huán)境昆蟲學(xué)報. 2018(05)
[2]仿生機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向分析[J]. 劉冬梅.  時代農(nóng)機. 2018(07)
[3]集群運動:唯像描述與動力學(xué)機制[J]. 李耕,狄增如,韓戰(zhàn)鋼.  復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué). 2016(02)
[4]仿生機器人技術(shù)發(fā)展概況[J]. 王穎,王碩.  高科技與產(chǎn)業(yè)化. 2016(05)
[5]普氏原羚集群的群體決策過程[J]. 尤文遠,石建斌,路飛英,董世魁,李曉文,張子慧.  獸類學(xué)報. 2013(04)
[6]魚類集群行為的研究進展[J]. 周應(yīng)祺,王軍,錢衛(wèi)國,曹道梅,張仲秋,柳玲飛.  上海海洋大學(xué)學(xué)報. 2013(05)
[7]電刺激家鴿中腦誘導(dǎo)運動的初步研究[J]. 董滿收,蔡雷,王浩,戴振東,王文波.  生物學(xué)雜志. 2012(04)
[8]電刺激大壁虎中腦誘發(fā)相反方向脊柱側(cè)彎的研究[J]. 王文波,范佳,蔡雷,戴振東.  四川動物. 2011(04)
[9]電刺激大壁虎（Gekko gecko）中腦誘導(dǎo)轉(zhuǎn)向運動的研究[J]. 王文波,戴振東,郭策,譚華,蔡雷,孫久榮.  自然科學(xué)進展. 2008(09)
[10]螞蟻的化學(xué)通訊[J]. 尚玉昌.  生物學(xué)通報. 2006(06)

博士論文
[1]螞蟻群體運動規(guī)律的實驗與模擬研究[D]. 王姝潔.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]鴿子運動腦區(qū)探索及其自由清醒狀態(tài)的運動誘導(dǎo)研究[D]. 蔡雷.南京航空航天大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于預(yù)編程的鴿子機器人戶外飛行調(diào)控研究[D]. 李俊杰.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]鴿子機器人戶外飛行調(diào)控工具的開發(fā)與應(yīng)用[D]. 邵靜丹.南京航空航天大學(xué) 2014



本文編號：3372977