[发明专利]一种基于遗传算法的射频能量源布置方法

摘要

一种基于遗传算法的射频能量源布置方法，针对给定节点位置、射频能量源候选布置位置以及待布置的能量源个数的情况，利用遗传算法来选择能量源的布置位置，算法中染色体的适应度值定义为节点的总有效能量捕获功率，通过迭代执行染色体的选择、交叉及变异等操作，最终得到总有效能量捕获功率较大的布置位置选取。本发明的方法实现了射频能量源布置位置的合理选取，能达到较大的总有效能量捕获功率。

主权项

1.一种基于遗传算法的射频能量源布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1.对于i＝1,2,…,M和j＝1,2,…,N,其中M是捕获射频能量的节点个数，N是射频能量源的候选布置位置个数，计算第i个节点从布置在第j个候选布置位置上的能量源所捕获的功率pi,j：其中η表示整流效率，Gs表示能量源天线发射增益，Gr表示节点天线接收增益，Lp表示极化损耗，λ表示波长，di,j是第i个节点和第j个候选布置位置之间的距离，P是能量源的能量发送功率；步骤2.染色体种群初始化：将染色体的长度设置为候选布置位置个数N，染色体的第j个基因对应第j个候选布置位置，第j个基因值为0则代表第j个候选位置不放置能量源，第j个基因值为1则代表第j个候选位置放置能量源；生成m个染色体,每个染色体中随机挑出K个基因并将这K个基因值设置为1，其他N‑K个基因值设置为0，m为种群规模，K为需要布置的能量源个数；步骤3.为每个染色体计算其适应度值f,适应度函数为：其中I_j是染色体第j个基因的取值，是第i个节点的能量捕获功率需求值，将具有最大适应度的染色体表示为Ch_best；步骤4.初始化迭代次数变量Times为0；步骤5.选择：在当前这一代m个染色体中随机挑出2个染色体配为一对，进行该操作n次从而得到n对染色体，其中n的取值大于等于以使下一步骤中新生成的染色体数目不少于m个；步骤6.交叉：对n对染色体中的每一对染色体Ch1和Ch2进行如下操作：将Ch1的前一半基因和Ch2的后一半基因拼凑为一个新的染色体Ch3，将Ch1的后一半基因和Ch2的前一半基因拼凑为另一个新的染色体Ch4；对于Ch3和Ch4，当值为1的基因个数L大于K时，随机挑选出L‑K个值为1的基因，将这些基因值修改为0，当值为1的基因个数L小于K时，随机挑选出K‑L个值为0的基因，将这些基因值修改为1；步骤7.变异：将步骤6中生成的2n个染色体中的每个染色体进行如下变异操作，随机挑出一个值为0的基因，将其值修改为1，然后随机挑出一个值为1的基因，将其值修改为0；步骤8.找出步骤7得到的2n个染色体中具有最大适应度值的染色体Ch，如果Ch的适应度小于Ch_best的适应度，则将这2n个染色体中适应度值排前m‑1个的染色体以及染色体Ch_best保留为新一代种群；如果Ch的适应度大于Ch_best的适应度，则将Ch_best更新为该Ch，并将这2n个染色体中适应度排前m个的染色体保留为新一代种群；步骤9.Times＝Times+1，如果Times等于预设的循环迭代次数，则跳到步骤10，否则跳到步骤5；步骤10.根据染色体Ch_best的基因值来确定能量源的布置，即对于j＝1,2,…,N，染色体Ch_best的第j个基因值为0则第j个候选位置不放置能量源，第j个基因值为1则第j个候选位置放置能量源；步骤11.结束。