[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) |
| 地址: | 310014 浙*** | 國(guó)省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 粒子 優(yōu)化 射頻 能量 布置 發(fā)射 功率 設(shè)置 方法 | ||
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,pmax]范圍內(nèi)隨機(jī)挑選的一個(gè)值,其中pmax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vi=0,初始化第i個(gè)粒子的最優(yōu)位置bi為它的初始位置,即bi←xi;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Pth,即要成立;如果大于Pth,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bi計(jì)算出它所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)覆蓋率f(bi);在b1,b2,...,bM中找出節(jié)點(diǎn)覆蓋率最大的bi并且將全局最優(yōu)位置bg設(shè)置為bi,即bg←bi;所述的為位置bi計(jì)算出它所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)覆蓋率f(bi)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bi里的值,設(shè)置第j個(gè)能量源的縱坐標(biāo)為bi里的值,設(shè)置第j個(gè)能量源的發(fā)送功率Pj為bi里的值;
(1.3.2)為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)nk,k=1,2,…,N,根據(jù)公式(1)計(jì)算節(jié)點(diǎn)nk從K個(gè)射頻能量發(fā)送源捕獲的總功率xk,
其中η是整流效率,Gs是源天線增益,Gr是接收天線增益,Lp是極化損耗,λ是波長(zhǎng),dk,j是節(jié)點(diǎn)nk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)nk的能量捕獲功率xk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(bi)
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vi和位置向量xi;
其中,rp和rg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vi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xi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xi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pmax,則將發(fā)送功率設(shè)為pmax;如果xi對(duì)應(yīng)的能量源總發(fā)送功率大于Pth,則對(duì)xi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(bi)<f(xi),則令bi←xi;如果f(bg)<f(xi),則令bg←xi;
(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。
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