一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法及系统技术方案

本发明专利技术属于机动通信网络技术领域，具体提供了一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，包括以下步骤：构建网络结构规划模型和约束集，并输入参数；初始化粒子维度和迭代次数，并设置种群的位置和速度；更新迭代次数，计算每个粒子的适应值、位置和邻接矩阵；并计算种群全局最优位置、全局最优值和邻接矩阵；达到条件后停止更新，此时的干线节点数和位置分别为全局最优值和全局最优位置。该方案通过改进粒子群算法，可以在很短的时间内完成复杂节点的网络结构自动规划，相比人工规划和其他自动规划，网络规划精度高且收敛快，较大提高了网络规划的效率，且规划精度高，规划时效性强，能够满足当前机动通信网网络结构规划需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及机动通信网络
，更具体地，涉及一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法及系统。

技术介绍

[0002]机动通信网络通常指特殊领域保障大规模特殊任务所使用的一种机动通信网络，通常由多种类型设备组成的子网所构成。机动通信网网络规划是通信网络组织中耗时最长、最为复杂的环节。
[0003]网络规划，是指网络规划人员或技术保障人员充分利用现有的系统设备，平衡现实矛盾和需求，根据保障当前通信任务完成而针对机动通信网络结构的筹划和组织工作。
[0004]当前，网络规划主要采取人工规划方式及进行，也有部分学者提出基于模型的网络结构自动规划方法进行网络规划，但在网络规划模型的算法实现上还存在运算速度慢，不容易收敛等问题，影响了机动通信网网络规划的效率和规划质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的网络规划模型的算法实现上还存在运算速度慢，不容易收敛的技术问题。
[0006]本专利技术提供了一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，包括以下步骤：
[0007]S1，构建网络结构规划模型和约束集，并输入参数；
[0008]S2，初始化粒子维度k＝Nb,其中k在[1,Nb]内变化，且最小值a＝1和最大值b＝Nb，Nb为最大的干线节点数量；
[0009]S3，初始化迭代次数t＝1，并设置种群的位置和速度；
[0010]S4，更新迭代次数，计算每个粒子的适应值、位置和邻接矩阵；并计算种群全局最优位置、全局最优值和邻接矩阵；
[0011]S5，若迭代次数不小于2，且最后两次迭代的种群全局最优值的差值在设定范围内，则停止更新；此时的干线节点数和位置分别为全局最优值和全局最优位置。
[0012]有益效果：本专利技术提供的一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，包括以下步骤：构建网络结构规划模型和约束集，并输入参数；初始化粒子维度和迭代次数，并设置种群的位置和速度；更新迭代次数，计算每个粒子的适应值、位置和邻接矩阵；并计算种群全局最优位置、全局最优值和邻接矩阵；达到条件后停止更新，此时的干线节点数和位置分别为全局最优值和全局最优位置。该方案通过改进粒子群算法，可以在很短的时间内完成复杂节点的网络结构自动规划，相比人工规划和其他自动规划，网络规划精度高且收敛快，较大提高了网络规划的效率，且规划精度高，规划时效性强，能够满足当前机动通信网网络结构规划需求。此外，采用本方案确定的网络干线节点的部署位置和数量相较于人工规划方法，减少了设备使用数量，网络规划质量更高。
附图说明
[0013]图1为本专利技术提供的一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法流程图；
[0014]图2为本专利技术提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
[0015]图3为本专利技术提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图；
[0016]图4为本专利技术提供的坐标与整数编号对应关系；
[0017]图5为本专利技术提供的不带高程的网络结构规划粒子结构；
[0018]图6为本专利技术提供的50*50公里人工指定区域的各节点输出关系。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]图1为本专利技术提供的一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，包括以下步骤：
[0021]名词解释：迭代次数T；种群规模N；最大可用粒子维度Nb；全局最优位置向量X*(t)；最优值Gbest；邻接矩阵M。
[0022]步骤一、构建网络结构规划模型和约束集。然后输入仿真参数、算法参数和用户坐标；还输入随机高程数或人工指定高程位置。
[0023]其中，(1)网络结构规划模型：
[0024]S
任务
＝A
×
B
[0025]N＝{N1，N2……
N
K
}
[0026]M＝{M1，M2……
M
L
}
[0027][0028][0029]其中，A代表作战地域的长；B代表作战地域的宽；N代表地域范围内各类用户集合；M代表地域范围内可用于装备部署位置集合；K代表地域范围内用户数量；X
j
代表是否在M
j
点部署装备；L代表地域范围内可用于装备部署位置数量。
[0030](2)网络结构规划模型约束集：
[0031]约束1：通信节点覆盖距离约束：
[0032]约束2：通信节点覆盖范围约束：
[0033]约束3：连通性约束：
[0034]约束4：应用约束：2≤节点1最大链路数≤10；1≤节点1预留链路数。
[0035]约束5：设备约束：车1最大设备数≤2；车2最大设备数≤5；1≤节点1预留设备数≤2。
[0036]约束6：链路约束：1≤车1链路数≤2；1≤车2链路数≤10；1≤节点1预留链路数。
[0037]其中，dis(M
i
，M
j
)为M
i
点与M
j
点之间的覆盖距离；S
b
代表总的通信覆盖面积；Q
i
代表第i个节点通信覆盖面积；B代表干线节点；U代表用户节点；x
i
、y
i
分别表示第i个节点的横坐标和纵坐标；Xi,Xj代表节点i和节点j；A
ij
代表不可用地域；R代表节点通信覆盖范围。
[0038]具体地，输入迭代次数T；种群规模N；最大可用粒子维度Nb。然后根据matlab中griddata函数生成小网格的三维50*50公里xx地域地图。
[0039]步骤二、初始化粒子维度k＝Nb,其中k在[1,Nb]内变化，且最小值a＝1和最大值b＝Nb；Nb为最大的干线节点数量。
[0040]步骤三、初始化迭代次数t＝1，随机设置种群的位置和速度。
[0041]具体地，初始化迭代次数t＝1、全局最优值Gbest＝inf和迭代的全局最优值gbest(t)＝inf。种群的位置向量X(t)和速度向量V(t)设置如下：
[0042]初始化种群的位置向量X(t)＝ceil(x
min
+rand(N,k)*(x
max
‑
x
min
))
[0043]初始化种群的速度向量V(t)＝ceil(v
min
+rand(N,k)*(v
max
‑
v
min
))
[0044]X
min
代表种群最小位置；X
max
代表种群最大位置；V
min
代表种群最小速度，N代表粒子群个数；k代表设备数量；ceil为向上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，构建网络结构规划模型和约束集，并输入参数；S2，初始化粒子维度k＝Nb，其中k在[1，Nb]内变化，且最小值a＝1和最大值b＝Nb，Nb为最大的干线节点数量；S3，初始化迭代次数t＝1，并设置种群的位置和速度；S4，更新迭代次数，计算每个粒子的适应值、位置和邻接矩阵；并计算种群全局最优位置、全局最优值和邻接矩阵；S5，若迭代次数不小于2，且最后两次迭代的种群全局最优值的差值在设定范围内，则停止更新；此时的干线节点数和位置分别为全局最优值和全局最优位置。2.根据权利要求1所述的基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，其特征在于，所述S1中网络结构规划模型为：S
任务
＝A
×
BN＝{N1，N2......N
K
}M＝{M1，M2......M
L
}}其中，A代表作战地域的长；B代表作战地域的宽；N代表地域范围内各类用户集合；M代表地域范围内可用于装备部署位置集合；X
j
代表是否在M
j
点部署装备；L代表地域范围内可用于装备部署位置数量。3.根据权利要求2所述的基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，其特征在于，所述约束集包括：约束1：通信节点覆盖距离约束：约束2：通信节点覆盖范围约束：约束3：连通性约束：约束4：应用约束：2≤节点1最大链路数≤10；1≤节点1预留链路数；约束5：设备约束：车1最大设备数≤2；车2最大设备数≤5；1≤节点1预留设备数≤2；约束6：链路约束：1≤车1链路数≤2；1≤车2链路数≤10；1≤节点1预留链路数；其中，dis(M
i
，M
j
)为M
i
点与M
j
点之间的覆盖距离；S
b
代表总的通信覆盖面积；Q
i
代表第i
个节点通信覆盖面积；B代表干线节点；U代表用户节点；x
i
、y
i
分别表示第i个节点的横坐标和纵坐标；Xi,Xj代表节点i和节点j；A
ij
代表不可用地域；R代表节点通信覆盖范围。4.根据权利要求1所述的基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，其特征在于，所述S1中输入的参数包括：仿真参数、算法参数和用户坐标，以及迭代次数T、种群规模N、最大可用粒子维度Nb。5.根据权利要求1所述的基于粒子群的机动通信网络结构自动规划方法，其特征在于，所述S3具体包括：全局最优值Gbest＝inf和迭代的全局最优值gbest(t)＝in...

【专利技术属性】
技术研发人员：王会涛，谢伟，刘东，吴帆，鲁义威，李东升，侯剑锋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：