[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?zhí)枺?/td> | 202010552798.6 | 申請日： | 2020-06-17 |
| 公開（公告）號： | CN111867030B | 公開（公告）日： | 2023-09-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 池凱凱;金煒煒;邊繼東 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H04W52/18 | 分類號： | 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 |
| 地址： | 310014 浙*** | 國省代碼： | 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)對于i＝1,2,…,M,做如下操作：初始化第i個粒子的初始位置其中K是有待布置的射頻能量源的個數(shù)，對于任意j＝1,2,…,K,和是在能量源布置區(qū)域內(nèi)隨機挑選的一個位置點的橫坐標值和縱坐標值，是在[0,pmax]范圍內(nèi)隨機挑選的一個值，其中pmax是能量源的最大發(fā)送功率，初始化第i個粒子的初始速度矢量vi＝0，初始化第i個粒子的最優(yōu)位置bi為它的初始位置，即bi←xi；其中M表示粒子的個數(shù)；
(1.2)對于i＝1,2,…,M,做如下操作：檢查第i個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，則對該粒子中的進行以下除法下降：對于任意j＝1,2,…,K，將值更新為它除以與P的比值，即
(1.3)對于i＝1,2,…,M,做如下操作：為位置bi計算出它所對應(yīng)的節(jié)點覆蓋率f(bi)；在b1,b2,...,bM中找出節(jié)點覆蓋率最大的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計算出它所對應(yīng)的節(jié)點覆蓋率f(bi)包含如下操作步驟：
(1.3.1)對于j＝1,2,…,K,設(shè)置第j個能量源的橫坐標為bi里的值，設(shè)置第j個能量源的縱坐標為bi里的值，設(shè)置第j個能量源的發(fā)送功率Pj為bi里的值；
(1.3.2)為每個傳感器節(jié)點nk，k＝1,2,…,N,根據(jù)公式(1)計算節(jié)點nk從K個射頻能量發(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，dk,j是節(jié)點nk與第j個射頻能量發(fā)送源之間的距離；其中N是網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的個數(shù)；
(1.3.3)對于k＝1,2,…,N,檢查節(jié)點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)計算覆蓋率f(bi)
其中，Ψ是滿足能量捕獲功率需求的節(jié)點個數(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)對于i＝1,2,…,M,根據(jù)公式(3)更新第i個粒子的當前速度矢量vi和位置向量xi；
其中，rp和rg分別是(0,1)之間的一個隨機數(shù)，和是常數(shù)值，用來控制速度矢量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)對于i＝1,2,…,M,如果xi中某個能量源布置位置點超出布置范圍，則將位置點修改為離它最近的布置范圍邊界點的坐標；如果xi中某個能量源的發(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對應(yīng)的能量源總發(fā)送功率大于Pth，則對xi中的進行以下除法下降：對于任意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行時長，所能夠接受的運行時長越長，則可以將Iteration_times設(shè)置為越大的值。
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