一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法技术

本发明专利技术提供一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，将规划区域内的基站规划位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息，并综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数，通过对目标函数的运算，搜索求解全局最优目标函数值；基于优化的人工鱼群算法，通过调整人工鱼的视野、步距以及运动方式，在搜索全局最优的基础上，进一步精确求解最优目标函数值，从而得到电力无线专网基站规划的最优规划方案，极大的简化了运算过程，提高了准确度。本发明专利技术提供的基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，提高了运算的准确度和可靠性，提高了运算效率，同时降低了建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法
本专利技术涉及电力无线专网建设
，更具体地，涉及一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法。
技术介绍
目前，电力无线通信网是实现智能电网配用电通信的重要组成部分，它承载了电网生产、调度、经营、管理信息和数据采集等多种业务。电力无线网的基站规划工作是电力通信系统中不可或缺的一环，有着重要意义。传统的基站规划主要依靠人工测量，这种方式消耗大量的人力和物力，引入高效的智能算法来取代繁琐的人工网络规划是必要的。基站规划问题本质上是离散、非线性、多目标的大规模组合优化问题。传统的优化方法有混合整数规划、线性规划等,这些算法常常产生搜索方向错误、迭代发散等问题。近年来随着智能优化算法的发展，禁忌搜索算法、粒子群算法、免疫算法、遗传算法等算法，已经逐步应用于基站规划优化中。但是这些算法都具有自身的局限性,其中禁忌算法对初值有较强的依赖性,遗传算法的收敛速度比较慢,粒子群算法和免疫算法容易陷入局部最优解等,从而限制其应用。人工鱼群算法是受鱼群行为启发，提出的一种智能优化算法，该算法主要模拟鱼类觅食、群聚和追尾等行为，创建人工鱼并通过人工鱼的局部优化来搜索全局优化值。近年来，其在电网规划方面的应用受到重视。如论文《基于改进人工鱼群算法的配电网规划》(内蒙古科技与经济，2012(22):95-97)中提出一种引入禁忌搜索中的记忆功能的人工鱼群算法解决配电网规划问题。改进后的人工鱼群算法可以避免迂回搜索从而提高计算的效率。但改进后的人工鱼群算法只考虑觅食以及追尾行为，因此只适用于小规模的配电网规划问题，不具有通用性。论文《基于人工鱼群算法的移动通信网络基站覆盖优化问题》(北京交通大学学报:自然科学版，2013,37(6):99-102)中针对移动通信网络节点严重冗余，基站之间相互干扰的情况，并利用人工鱼群算法对移动通信网络基站覆盖优化问题进行求解,得到了最优设计方案。但该方案采用传统的人工鱼群算法，在计算复杂度以及收敛性方面的存在缺陷，比较容易出现重复搜索等现象，另外该方案只针对基站覆盖优化问题，模型比较简单适应性较差。论文《基于人工鱼群算法的无线网络规划方法研究》(软件导刊，2014(9):64-66)中为了降低TD-SCDMA的网络建设成本，提出了基于人工鱼群算法的基站规划方案。但该方案只适用于3G网络场景，扩展性较差。与其它智能优化算法相比，人工鱼群算法具有初值、参数选择不敏感、简单易实现、克服局部极值、鲁棒性强等优点,但该算法在解决离散优化问题时运行后期的搜索盲目性较大，严重影响该算法的性能和质量。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供一种兼顾搜索全局最优和搜索局部最优的基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法。根据本专利技术的一个方面，一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，包含以下步骤：S1、将规划区域内的电力无线专网基站规划位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息；S2、综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数；S3、通过对目标函数的运算，确认人工鱼群中食物浓度较高的位置，当人工鱼群中存在食物浓度高且不拥挤的位置，调整人工鱼的位置信息；S4、当人工鱼群中人工鱼的周围开始出现拥挤的状态时，基于优化的人工鱼群算法，调整人工鱼的视野、步距或运动方式；S5、将运算得到的目标函数值最大的鱼群位置信息记录在公告板上，对应于基站规划最佳位置信息。将规划区域内的基站规划位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息，并综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数，采用优化的人工鱼群算法进行运算，极大了提高了运算的准确度和可靠性。本专利技术的有益效果主要如下：(1)将电力无线专网基站的位置信息映射到人工鱼群算法的人工鱼群的位置信息，解决电力无线专网基站规划问题，节省了网络规划的人力和物力资源，提高了规划效率；(2)联合考虑了基站的成本优化问题和配用电业务覆盖优化问题，使其电力无线专网基站规划达到最优；(3)区分总体人工鱼群分布密度，分别采用不同的处理方式，简化处理过程；(4)优化人工鱼群算法，根据不同的运算阶段，自适应调整对人工鱼的视野、步距，充分保证搜索全局最优和搜索局部最优，减少了人工鱼群的搜索路径，加快了算法的收敛速度；(5)优化人工鱼找到和没有找到较优点时的运动方式，极大的简化了运算过程，提高了运算效率；(6)全面考虑了已有基站、业务时延和路径损耗因素的影响，提高了电力无线专网网基站规划的可靠性和科学性。附图说明图1为根据本专利技术实施例中一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法的流程示意图；图2为根据本专利技术实施例中一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法的效率比对图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参见图1所示，一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，具体包括以下步骤：S1、将规划区域内电力无线专网基站规划的位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息；S2、综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数；S3、通过对目标函数的运算，确认人工鱼群中食物浓度较高的位置，当人工鱼群中存在食物浓度高且不拥挤的位置，调整人工鱼的位置信息；S4、当人工鱼群中人工鱼的周围开始出现拥挤的状态时，基于优化的人工鱼群算法，调整人工鱼的视野、步距或运动方式；S5、将运算得到的目标函数值最大的鱼群位置信息记录在公告板上，对应于基站规划最佳位置信息。当人工鱼群中存在食物浓度高且不拥挤的位置时，通过重复步骤S3的运算，将人工鱼群中人工鱼的位置调整至更优的状态，同时，通过对后续的人工鱼视野、步距或运动方式的调整，在搜索全局最优的基础上，进一步精确运算最优目标函数值。重复上述步骤S1-S5的运算过程，根据运算的结果，不断调整基站规划方案中基站的位置信息，直至得到最优目标函数值对应的最佳电力无线专网基站规划方案。该方法根据电力无线专网基站规划的具体情况，将电力无线专网基站规划设计涉及的具体参数对应到鱼群算法的参数设置中，使采用人工鱼群算法对电力无线专网基站的规划设计的适用性更强。同时，对现有的鱼群算法进行优化，在初始条件下，设置人工鱼群中人工鱼的视野和步距的初始值为最大值，通过调整人工鱼的视野、步距、运动方式或最优鱼的运动方式，实现人工鱼群位置变化和搜索范围的调整，能够更好的结合全局搜索最优和局部搜索最优的优势，确定最佳的基站分布设置。上述步骤S1中将基站规划位置信息与人工鱼群算法中的人工鱼的位置信息的映射关系为：其中，n为基站的建站总数，k为人工鱼群中的人工鱼数量，bk为第k条人工鱼的位置信息，即第k套基站的位置信息，为第k条鱼中的第i个基站的坐标。将一套电力无线专网基站规划方案中设置的所有基站的坐标全部映射到人工鱼群中某一人工鱼的位置信息。通过不断变换的人工鱼的位置信息，并配合基站规划设计的具体参数，即可直接对基站规划的设计参数进行优化，方法直观、具体。上述步骤S2中的目标函数为其中，Xik为第k条鱼的第i个基站的建站成本，表示第k条鱼的第j个测试点是否在业务覆盖范围内，λ1为基站建设成本的权重值，λ2为业本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，其特征在于，其包含以下步骤：S1、将规划区域内的电力无线专网基站规划位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息；S2、综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数；S3、通过对目标函数的运算，确认人工鱼群中食物浓度较高的位置，当人工鱼群中存在食物浓度高且不拥挤的位置，调整人工鱼的位置信息；S4、当人工鱼群中人工鱼的周围开始出现拥挤的状态时，基于优化的人工鱼群算法，调整人工鱼的视野、步距或运动方式；S5、将运算得到的目标函数值最大的鱼群位置信息记录在公告板上，对应于基站规划最佳位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，其特征在于，其包含以下步骤：S1、将规划区域内的电力无线专网基站规划位置信息映射到人工鱼群算法中的人工鱼位置信息；S2、综合建站成本和配用电业务覆盖率两方面的参数建立目标函数；S3、通过对目标函数的运算，确认人工鱼群中食物浓度较高的位置，当人工鱼群中存在食物浓度高且不拥挤的位置，调整人工鱼的位置信息；S4、当人工鱼群中人工鱼的周围开始出现拥挤的状态时，基于优化的人工鱼群算法，调整人工鱼的视野、步距或运动方式；S5、将运算得到的目标函数值最大的鱼群位置信息记录在公告板上，对应于基站规划最佳位置信息。2.如权利要求1的一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，其特征在于，步骤S1中所述基站规划位置信息与人工鱼群算法中人工鱼的位置信息的映射关系为：其中，n为基站的建站总数，K为人工鱼群中的人工鱼数量，bk为第k条人工鱼的位置信息，即第k套基站的位置信息，为第k条鱼中的第i个基站的坐标。3.如权利要求2的一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，其特征在于，步骤S2中的目标函数为:其中，Xik为第k条鱼的第i个基站的建站成本，表示第k条鱼的第j个测试点是否在业务覆盖范围内，λ1为基站建设成本的权重值，λ2为业务覆盖率的权重值，m为规划区域内设置的测试点数量。4.如权利要求3的一种基于人工鱼群算法的电力无线专网基站规划方法，其特征在于，步骤S3中调整人工鱼位置信息的具体方式为：S31、通过目标函数计算得到第k条人工鱼的食物浓度值即第k套基站所在位置信息形成的目标函数值f(bk)和所有人工鱼的目标函数均值并进行比较，当时，进入步骤S32，当时，进入步骤S33；S32、当时，且该人工鱼视域内存在目标函数值f(bi)较大的较优人工鱼i且较优人工鱼i周围不拥挤，表明该人工鱼处于饥饿状态，即此种基站规划方案的业务覆盖率较低，则优先考虑人工鱼群算法的追尾行为，该人工鱼朝人工鱼i所在的位置前进一步，否则进入步骤S4；S33、当时，且人工鱼群的中心位置的目标函数值f(bi)较大，并且该处周围不拥挤，表明该人工鱼处于饱腹状态，即此种基站规划方案中，中心区域的业务覆盖率较低，则优先考虑鱼群算法的聚群行为，该人...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢宁哲，李信，闫忠平，马跃，常海娇，彭柏，赵庆凯，赵阳，田宇，万莹，李志锋，杨广涛，李财云，唐凡，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司信息通信分公司，国家电网公司，北京宜富泰网络测试实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11