[發明專利]基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法

有效

• 申請號: 201810694257.X
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108924755B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 肖本賢;胡誠;何怡剛;陳榮保
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 彭超

1.一種基于免疫粒子群優化的DV-HOP室內定位方法，適用于室內無線傳感器網絡，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在室內無線傳感器網絡的目標區域內隨機部署若干個錨節點和未知節點，利用每個錨節點通過泛洪的方式向該錨節點的鄰居節點發送數據分組信息；

所述數據分組信息包括：錨節點的標識i，錨節點坐標(x_i，x_j)，跳數h_i(初始化為0)；

在部署錨節點時，將每個錨節點之間對應的跳數數據信息進行初始化歸零處理；

步驟2，每個未知節點根據接收到的來自相應錨節點發送的數據分組信息計算每個錨節點的平均跳距；

根據公式(2)計算每個錨節點的平均跳距：

其中，C_i為錨節點i的平均每跳距離，h_ij表示錨節點i和錨節點j之間的最小跳數(i≠j)，(x_i，x_j)、(y_i,y_j)表示錨節點i和錨節點j的坐標；

步驟3，每個未知節點根據步驟1中接收到的最小跳數和步驟2中計算出的平均跳距，計算出每個未知節點到各個錨節點修正后的估計距離；

具體操作如下：

步驟301，根據公式(3)計算錨節點i和j之間的實際距離d_rij；

步驟302，根據公式(4)計算錨節點i和j之間的測量距離d_eij；

d_eij＝c_i×h_ij (4)

步驟303，根據公式(5)計算錨節點i平均每跳距離的誤差ε_i；

其中，M為網絡中錨節點數目；

步驟304，根據公式(6)計算第i個錨節點平均每跳距離的加權值λ_i；

步驟305，根據公式(7)、公式(8)計算未知節點每跳距離修正值C；

C＝λ_k×C_k+λ_s×C_s+λ_t×C_t (7)

λ_k+λ_s+λ_t＝1 (8)

其中，k,s,t為離未知節點最近的三個錨節點；

步驟306，根據公式(9)計算未知節點到自己數據分組中錨節點i的距離值；

d_i＝C×h_i (9)

其中，C為未知節點每跳距離修正值，h_i為未知節點接收錨節點i的最小跳數；

步驟4，初始化粒子群，確定每個粒子的速度和位置；初始化參數包括：粒子種群規模N，學習因子C₁、C₂，繁殖代數M，慣性權重ω，搜索空間維數D；

步驟5，根據預設的目標函數計算當代粒子的適應度值，確定粒子群的歷史最優值和全局最優值；檢查迭代計算的終止條件，判斷是否達到預設的最大迭代次數或最佳的適應度值條件：如果達到，則結束計算，輸出結果；否則，繼續執行步驟6；

具體根據公式(10)計算當前每個粒子的適應度值，

步驟6，生成免疫記憶細胞：按照親和度從大到小的順序進行排序，將親和度較大的M個抗體存入記憶庫中作為免疫細胞；

親和度affinity(x_i)的計算公式如公式(11)所示：

步驟7，生成免疫疫苗：從所述免疫記憶細胞中選擇兩個親和度最大的抗體進行交叉操作，把得到的公共子集部分存入疫苗庫中作為疫苗；

步驟8，根據公式(12)、公式(13)和動態慣性權重公式(14)更新每個粒子的速度和位置；將更新后得到n個新的粒子，和從所述記憶庫中隨機抽取q個免疫細胞，組成規模為n+q個的粒子種群；

v_i(t+1)＝ωv_i(t)+c₁r₁(pbest_i-x_i(t))+c₂r₂(gbest_i-x_i(t)) (12)

x_i(t+1)＝x_i(t)+v_i(t+1) (13)

其中，i＝1,2,…,N，ω為慣性權重，ω_max、ω_min分別為最大和最小慣性權重，t為當前迭代次數，t_max為最大迭代次數，r₁、r₂是[0,1]內服從均勻分布的隨機數，pbest_i為粒子i的歷史最優位置，gbest_i為粒子i的全局歷史最優位置；

步驟9，抗體的促進或抑制：根據公式(15)計算步驟8得到的粒子種群中每個粒子的選擇概率：

其中，i＝1,2，…，N+M，x_i表示第i個粒子，G(x_i)表示第i個粒子的親和度函數值；p(x_i)表示第i個粒子的選擇概率；

根據所述選擇概率的大小，選擇出概率最大的n個粒子組成新的抗體群；

步驟10，接種疫苗獲?。簭牟襟E9得到的抗體群中選擇兩個親和度最大的抗體進行相互交叉操作，將得到的公共子集作為接種疫苗；

步驟11，免疫選擇：計算所述接種疫苗的適應度值，若所述接種疫苗的適應度值小于步驟5中的適應度值，則接受所述接種疫苗進行接種操作，否則放棄所述接種疫苗，保留原值；回轉執行步驟5。