[發(fā)明專利]基于改進(jìn)魚群算法的電力線信道分布參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810404826.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN108681628A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐曉寅;劉志永;李偉;馬帥;苑超;馮希軍;趙子齊;呂志勇;段義勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司;國家電網(wǎng)有限公司;武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明公開了基于改進(jìn)魚群算法的電力線信道分布參數(shù)辨識(shí)方法，至少包括：S100基于傳輸線理論獲得反映分布參數(shù)與電力線信道傳輸衰減特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系的傳輸衰減模型；S200對(duì)電力線信道的傳輸衰減特性進(jìn)行預(yù)測(cè)量，獲得傳輸衰減特性的預(yù)測(cè)量數(shù)據(jù)；S300以傳輸衰減特性的理論仿真值和預(yù)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差值平方和為目標(biāo)函數(shù)，以目標(biāo)函數(shù)的倒數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)，將分布參數(shù)作為魚群坐標(biāo)代入魚群算法進(jìn)行尋優(yōu)；所述傳輸衰減特性的理論仿真值采用傳輸衰減模型獲得。本發(fā)明可提高聚群行為帶來的搜索效率，也減少魚群在局部最優(yōu)值處的冗余搜索步驟，提高精確的搜索結(jié)果，準(zhǔn)確反映信號(hào)在低壓寬帶電網(wǎng)環(huán)境中的衰減特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力線載波通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于改進(jìn)魚群算法的電力線信道分布參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力線載波通信是一種以電力線為信息傳輸媒介進(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健５蛪簩拵щ娏€載波通信可以有效解決“最后一公里”寬帶接入問題，并滿足“四網(wǎng)合一”發(fā)展需要。由于寬帶電力線通信信道環(huán)境中線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，眾多的分支線路以及配電變壓器會(huì)影響載波信號(hào)在配電線路上的傳輸，使得傳輸要求難以保證。基于這種情景，只有對(duì)電力線信道模型做出充分研究，建立統(tǒng)一準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，才能實(shí)現(xiàn)高速而可靠的數(shù)據(jù)通信。

傳統(tǒng)的寬帶電力線載波通信的信道特性研究一般采用兩種方法：自頂向下法建立多徑信道模型和自底向上法構(gòu)建多導(dǎo)體傳輸線模型。自頂向下的建模方法需要先實(shí)際測(cè)量后曲線擬合得出信道模型；自底向上的建模方法則是先利用數(shù)學(xué)物理知識(shí)建立模型，然后通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證并修改模型。由于自頂向下的建模方法不能實(shí)現(xiàn)對(duì)信道特性的預(yù)測(cè)，利用自底向上的建模方法構(gòu)建理想的均勻傳輸線模型，沒有考慮到實(shí)際電網(wǎng)環(huán)境中低壓電力線負(fù)荷多變性、時(shí)變性和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特點(diǎn)。

人工魚群尋優(yōu)算法(AFSA)可用于模型修正，算法理論源于對(duì)魚類覓食行為的模擬，根據(jù)魚類尋找食物源的活動(dòng)特點(diǎn)尋求全局最優(yōu)值。該算法將尋優(yōu)函數(shù)的解空間映射為魚群活動(dòng)的水域，每條魚代表解空間中的一個(gè)位置，也即可行解，解對(duì)應(yīng)的適應(yīng)函數(shù)值為該點(diǎn)的食物濃度，通過魚群尋找食物源的行為策略更新迭代位置，并記錄活動(dòng)過程中得到的最優(yōu)解。但是在實(shí)際實(shí)施過程中，AFSA算法的尋優(yōu)結(jié)果優(yōu)劣主要取決于參數(shù)的取值，特別是視野(Visual)和步長(zhǎng)(Step)的取值。視野范圍取值過大會(huì)使尋優(yōu)結(jié)果精度降低，視野范圍取值過小容易陷入局部最優(yōu)值；步長(zhǎng)過大會(huì)使搜索過程出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，增加不必要的搜索時(shí)間；步長(zhǎng)過小會(huì)降低收斂速度。因此在用于高維度大范圍搜索時(shí)，很難選取合適的參數(shù)既滿足收斂效率同時(shí)也滿足結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)中國智能電網(wǎng)寬帶電力線載波通信信道的衰減問題，本發(fā)明提供了基于改進(jìn)魚群算法的電力線信道分布參數(shù)辨識(shí)方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明基于改進(jìn)魚群算法的電力線信道分布參數(shù)辨識(shí)方法，至少包括：

S100基于傳輸線理論，將電力線信道等效為由導(dǎo)線和基本電氣元件連接構(gòu)成的集總參數(shù)電路，基于傳輸線理論和趨膚效應(yīng)原理分析集總參數(shù)電路，獲得反映分布參數(shù)與電力線信道傳輸衰減特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系的傳輸衰減模型；

S200對(duì)電力線信道的傳輸衰減特性進(jìn)行預(yù)測(cè)量，獲得傳輸衰減特性的預(yù)測(cè)量數(shù)據(jù)；

S300以傳輸衰減特性的理論仿真值和預(yù)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差值平方和為目標(biāo)函數(shù)，以目標(biāo)函數(shù)的倒數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)，將分布參數(shù)作為魚群坐標(biāo)代入魚群算法進(jìn)行尋優(yōu)；

所述傳輸衰減特性的理論仿真值采用傳輸衰減模型獲得。

進(jìn)一步的，步驟S100進(jìn)一步包括：

S110基于傳輸線理論，將電力線信道等效為由導(dǎo)線和電氣元件連接的集總參數(shù)電路；分析集總參數(shù)電路獲得電力線分布參數(shù)的理論計(jì)算模型；

S120根據(jù)高頻信號(hào)帶來的趨膚效應(yīng)得到分布參數(shù)與信號(hào)頻率的關(guān)系，其中，分布電阻與信號(hào)頻率的開跟方成正比；