[發明專利]基于負載平衡與粒子群算法的射頻識別網絡布局方法

有效

• 申請號: 201410833298.4
• 申請日: 2014-12-27
• 公開（公告）號: CN104517141A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 劉靜;焦李成;李禹龍;馬文萍;馬晶晶;劉紅英;熊濤
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;王喜媛

1.基于負載平衡與粒子群算法的射頻識別網絡布局方法，包括如下步驟：

(1)根據射頻識別網絡設置模型參數：電磁波的波長λ＝0.328m，閱讀器與標簽通信的門檻功率R_q＝-14dBm，閱讀器的天線增益G₁＝6.7dBi；標簽的天線增益G₂＝3.7dBi；

(2)設置粒子群優化算法參數：設粒子群優化的最大粒子個數M＝20，優化最大代數N＝1000，優化的代數gen，其取值在0～N-1；設置保存每一代中適應度最大個體信息的結構體數組為B[m][M]，設置保存全局適應度最大個體信息的結構體數組為G[M]；

(3)輸入射頻識別網絡中的標簽位置坐標和個數，對該射頻識別網絡中的閱讀器位置坐標和發射功率進行編碼初始化：

3a)在50m×50m二維平面內，隨機的產生M個閱讀器的個體；

3b)初始化M個閱讀器的個體的位置坐標及發射功率：隨機的產生閱讀器的個體的位置坐標，且位置坐標是0～50m內的一個隨機實數，同時隨機的產生閱讀器的個體的發射功率，且發射功率是在20～33dBm內的一個隨機實數；

3c)設進化的代數gen＝0；

(4)判斷是否滿足進化的代數gen<N，若是，執行步驟(5)，否則，跳轉到步驟(9)；

(5)計算每個個體的適應度值，該適應度值包括：標簽的覆蓋率COV，負載平衡約束的信息熵F，閱讀器的干擾ITF，閱讀器數量N_r；

(6)按照目標函數的重要程度依次排序；

(7)對重要程度最強的個體按照適應度值從大到小進行排序，將適應度值最大的個體信息存放在結構體數組B[m][M]中；

(8)更新第gen代個體的位置坐標；

(9)計算出全局的最優個體，將其信息存于結構體數組G[M]中，并進行試探性的刪除計算；

(10)判斷是否滿足終止條件：如果是，則輸出結構體數組G[M]中閱讀器的最優位置，否則，將gen自加1，返回步驟(4)。

2.如權利要求1所述的基于負載平衡與粒子群算法的射頻識別網絡布局方法，其特征在于：步驟(5)所述的計算每個個體的適應度值，以按以下步驟進行：

5a)將射頻識別網絡的標簽覆蓋率COV定義為：

COV＝∑_t∈TSC_v(t)/N_t×100％

其中，C_v(t)表示每個標簽的覆蓋率，N_t是分布在工作區域中的標簽的個數，是標簽t收到的來自閱讀器r₁的功率，R_q是讀寫器與標簽之間通信的最小功率，是標簽t收到的來自閱讀器r₂的功率，RS是閱讀器的集合，r₁和r₂是閱讀器集合中的兩個不同的元素，TS代表標簽的集合；

5b)計算負載平衡的信息熵F：

其中n_i是第i個閱讀器負載的標簽個數，RS是閱讀器的集合，TS代表標簽的集合；

5c)計算閱讀器的干擾ITF：

ITF＝∑_t∈TSγ(t)，

其中γ(t)表示每個標簽的干擾，γ(t)＝∑P_r,t-max{P_r,t},r∈RS∩P_r,t≥R_q，R_q是讀寫器與標簽之間通信的最小功率，P_r,t是標簽t收到的來自閱讀器r的功率，RS是閱讀器的集合，r是閱讀器集合中的一個元素，t是標簽集合中的一個元素；

5d)將射頻識別網絡布局問題中閱讀器數量N_r表示為：N_r＝N_max-N_red，其中N_max表示分布在工作區域中閱讀器的總數，N_red表示發現多余的閱讀器的個數。