海豚捕食時團隊合作的運動研究

1、    海豚捕食時團隊合作的運動研究    郭鵬邵浩松郝新月徐梓瀠方涵摘 要：本文探討海豚為了提高捕食的效率，彼此間相互合作，配合行動追趕沙丁魚群時的運動行為。根據(jù)matlab仿真模型，動態(tài)模型，交互模型，我們對海豚的運動規(guī)律進行了深入研究。關(guān)鍵詞：matlab仿真 交互模型 集群運動 動態(tài)模型圍捕策略和目標(biāo)攔截策略一、問題分析第一步，我們了解到海豚聲納的回聲機制。海豚使用回聲定位方法來判斷魚群的整體位置，在向魚群移動的同時，沙丁魚群會聚成球形的形態(tài)。第二步，在海豚追趕沙丁魚群的過程中，海豚會使用自身的超聲波準(zhǔn)確地知道沙丁魚群和自己同伴的準(zhǔn)確方位。假設(shè)有

2、一頭海豚充當(dāng)“驅(qū)趕者”身份，其余海豚會充當(dāng)“障礙物”身份，“驅(qū)趕者”海豚會將四周的沙丁魚趕向障礙海豚所形成的包圍圈里，從而組成口袋型的包圍圈。然后驅(qū)趕者會將沙丁魚群慢慢趕進包圍圈。第三步，在海豚確定沙丁魚群中沙丁魚的數(shù)量夠多并且沙丁魚群無處可逃時，海豚團體組成“口袋”的戰(zhàn)友就會迅速縮小包圍圈，這樣它就會乖乖成為“囊中之物”了。二、模型建立與求解模型一：圍捕策略和目標(biāo)攔截策略模型二的建立海豚接近沙丁魚群后，沙丁魚群包圍成一個完美的球形形態(tài)進行運動，海豚們各司其職，進行圍捕和目標(biāo)攔截當(dāng)沙丁魚群和海豚的距離較短時，海豚“追捕者”將沙丁魚群追趕至包圍圈的方向，并且將周圍較小的沙丁魚群也追趕至包圍圈中。

3、這一階段我們研究沙丁魚群與海豚之間的交互模型和海豚團體的圍捕策略和軌跡預(yù)測的目標(biāo)攔截模型。當(dāng)沙丁魚群感知到海豚的威脅時，以完美的球形形態(tài)運動，并將沙丁魚群視為個體研究。追捕者下一時刻的位置：運用matlab模擬，可得：模型二： 交互模型。模型三的建立魚群中有一部分沙丁魚最先感知到海豚的存在，并以一定速率遠(yuǎn)離海豚.由于沙丁魚個體之間有運動聯(lián)系，靠近信息豐富者的個體會感知到鄰居的運動，會首先向信息豐富者靠攏，并使自身的運動向信息豐富者的運動方向轉(zhuǎn)移，使更多的沙丁魚個體向遠(yuǎn)離海豚方向運動，遠(yuǎn)離海豚運動后，剩下的大部分離信息豐富較遠(yuǎn)的個體，由于必須向整體中心和平均方向靠攏的原則，所以這部分個體會先向整體靠近，然后感知到遠(yuǎn)離海豚運動的鄰居，接著使自己的位置和速度方向向遠(yuǎn)離海豚方向轉(zhuǎn)移。信息豐富者速度不能太快，否則，就不能達(dá)到帶動群體的效果，以最大速度的1/8作為信息豐富者的速度。當(dāng)然魚群的這種群體活動在面對海豚個體時是非常有利的，但是當(dāng)海豚是以海豚群包圍的模式出現(xiàn)在魚群面前時，遠(yuǎn)離海豚運動就是大部分魚跟著信息豐富者向海豚包圍圈的中心運動，當(dāng)魚群發(fā)現(xiàn)不對勁的時候已經(jīng)于事無補，海豚群迅速收縮將這群處于蒙圈狀態(tài)的魚群飽食在腹中。信息豐富者下一時刻的位置：（8）參考文獻(xiàn)1 趙建，曾建潮，魚群集群行為的建模與仿真，太原科技大學(xué)2 班曉娟，寧淑榮，涂序彥，人工魚群高級自組織行為研究3 王小紅，基于