[發(fā)明專利]基于粒子群優(yōu)化的射頻能量源布置與發(fā)射功率設(shè)置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010552798.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111867030B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 池凱凱;金煒煒;邊繼東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W52/18
• 分類號(hào): H04W52/18;H04W52/28;H04W52/34;H04W72/044;H04W72/51;H04W84/18;G06N3/006
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于粒子群優(yōu)化的射頻能量源布置與發(fā)射功率設(shè)置方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1.1)對(duì)于i＝1,2,…,M,做如下操作：初始化第i個(gè)粒子的初始位置其中K是有待布置的射頻能量源的個(gè)數(shù)，對(duì)于任意j＝1,2,…,K,和是在能量源布置區(qū)域內(nèi)隨機(jī)挑選的一個(gè)位置點(diǎn)的橫坐標(biāo)值和縱坐標(biāo)值，是在[0,p_max]范圍內(nèi)隨機(jī)挑選的一個(gè)值，其中p_max是能量源的最大發(fā)送功率，初始化第i個(gè)粒子的初始速度矢量v_i＝0，初始化第i個(gè)粒子的最優(yōu)位置b_i為它的初始位置，即b_i←x_i；其中M表示粒子的個(gè)數(shù)；

(1.2)對(duì)于i＝1,2,…,M,做如下操作：檢查第i個(gè)粒子中所有能量源的分配功率之和是否小于等于給定的能量源總發(fā)送功率閾值P_th，即要成立；如果大于P_th，則對(duì)該粒子中的進(jìn)行以下除法下降：對(duì)于任意j＝1,2,…,K，將值更新為它除以與P的比值，即

(1.3)對(duì)于i＝1,2,…,M,做如下操作：為位置b_i計(jì)算出它所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)覆蓋率f(b_i)；在b₁,b₂,...,b_M中找出節(jié)點(diǎn)覆蓋率最大的b_i并且將全局最優(yōu)位置b_g設(shè)置為b_i，即b_g←b_i；所述的為位置b_i計(jì)算出它所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)覆蓋率f(b_i)包含如下操作步驟：

(1.3.1)對(duì)于j＝1,2,…,K,設(shè)置第j個(gè)能量源的橫坐標(biāo)為b_i里的值，設(shè)置第j個(gè)能量源的縱坐標(biāo)為b_i里的值，設(shè)置第j個(gè)能量源的發(fā)送功率P_j為b_i里的值；

(1.3.2)為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)n_k，k＝1,2,…,N,根據(jù)公式(1)計(jì)算節(jié)點(diǎn)n_k從K個(gè)射頻能量發(fā)送源捕獲的總功率x_k，

其中η是整流效率，G_s是源天線增益，G_r是接收天線增益，L_p是極化損耗，λ是波長(zhǎng)，d_k,j是節(jié)點(diǎn)n_k與第j個(gè)射頻能量發(fā)送源之間的距離；其中N是網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

(1.3.3)對(duì)于k＝1,2,…,N,檢查節(jié)點(diǎn)n_k的能量捕獲功率x_k是否大于它的能量捕獲功率需求值即檢查是否成立；然后根據(jù)式子(2)計(jì)算覆蓋率f(b_i)

其中，Ψ是滿足能量捕獲功率需求的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

(1.4)執(zhí)行基于粒子群優(yōu)化的能量源位置與功率優(yōu)化操作；

所述步驟(1.4)中，基于粒子群優(yōu)化的能量源位置與功率優(yōu)化包含如下操作步驟：

(1.4.1)對(duì)于i＝1,2,…,M,根據(jù)公式(3)更新第i個(gè)粒子的當(dāng)前速度矢量v_i和位置向量x_i；

其中，r_p和r_g分別是(0,1)之間的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，和是常數(shù)值，用來(lái)控制速度矢量v_i的更新步伐，其取值方式與傳統(tǒng)粒子群算法中的取值方式一樣；

(1.4.2)對(duì)于i＝1,2,…,M,如果x_i中某個(gè)能量源布置位置點(diǎn)超出布置范圍，則將位置點(diǎn)修改為離它最近的布置范圍邊界點(diǎn)的坐標(biāo)；如果x_i中某個(gè)能量源的發(fā)送功率大于能量源發(fā)送功率上限p_max，則將發(fā)送功率設(shè)為p_max；如果x_i對(duì)應(yīng)的能量源總發(fā)送功率大于P_th，則對(duì)x_i中的進(jìn)行以下除法下降：對(duì)于任意j＝1,2,…,K，將值更新為它除以與P的比值，即

(1.4.3)對(duì)于i＝1,2,…,M，如果f(b_i)＜f(x_i)，則令b_i←x_i；如果f(b_g)＜f(x_i)，則令b_g←x_i；

(1.4.4)重復(fù)執(zhí)行Iteration_times次步驟(1.4.1)、步驟(1.4.2)和步驟(1.4.3)，其中Iteration_times的取值取決于所能夠接受的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，所能夠接受的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，則可以將Iteration_times設(shè)置為越大的值。