利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202111091304X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于粒子群算法的空气质量群智感知任务分配方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)读取当前可用参与者信息并输入系统,采用整数编码,随机生成number数目的个体构成种群U;

步骤2)读取问题输入的信息,定义优化目标,所述问题的输入信息包括该任务的要求到达的坐标(x,y)、群体置信度预期ACCLOW、该任务的花费预期MONEYmax以及该任务的预期人数numsum;所述优化目标为空气质量任务分配所需总花费;

步骤3)进行数据预处理与参数初始化;

步骤4)设置损失函数LOSS以衡量每个种群的优劣程度;

步骤5)计算初始化的种群的损失函数值,将种群的当前方案分别作为每个种群的个体最优pbest;将种群中损失函数值的最小的方案作为全局最优gbest;

步骤6)用粒子群算法迭代循环,设置惯性权重w,更新速度v,获取新方案,更新全局最优和个体最优,输出最优解;步骤6)中,所述用粒子群算法迭代循环,获得最优解的过程包括以下步骤:步骤6‑1)根据式(5)计算动态惯性权重w:

式(5)中,w为惯性权重w,wmax为权重上限,wmin为权重下限;

步骤6‑2)速度更新:对于1000个种群,分别更新其速度,公式如下:v=w×vlast+c1×rand()×(pbest‑plan)+c2×rand()×(gbest‑plan)    (6)式(6)中,v为1×number的矩阵,表示各人员的权重,plan为该总群对应方案的任务分配安排,个体最优、全局最优与该方案所分配人员区别越大则更新速度越快;

步骤6‑3)进行速度边界条件处理:若速度矩阵v中值超过所设定的速度最大值vmax,则修改其值为vmax;若小于所设定的速度最小值vmin,则修改其值为vmin;

步骤6‑4)更新当前方案:使用sigmoid函数将速度v调整至0到1区间内,若该候选参与者调整后的速度v大于0.5,则选取该参与者;若候选参与者调整后的速度v小于0.5,则不选择该参与者,据此,更新其对应的方案plan;

步骤6‑5)计算更新后方案的损失函数值,比较并更新个体最优与全局最优;

步骤6‑6)若迭代计数器gen小于上限次数G,则gen=gen+1,跳转到步骤6‑1);若迭代计数器gen达到上限次数G,则结束程序,输出当前全局最优方案的总花费、置信度、总人数;

步骤7)记录并保存全局最优的选人方案,以便最终任务分配。

2.根据权利要求1所述的基于粒子群算法的空气质量群智感知任务分配方法,其特征在于,所述步骤1)中每个个体为可用参与者表示为:U={u1,u2,…,ui,…,un},其中,ui表示每个随机可用参与者的标号;定义每个可用参与者的置信度为ACCi,ACCi为分布在[0,1]上的小数,可用参与者所处地区的坐标为(Xi,Yi)。

3.根据权利要求1所述的基于粒子群算法的空气质量群智感知任务分配方法,其特征在于,步骤2)中,所述读取问题输入的信息,定义优化目标的过程包括以下步骤:设当前可用参与者ui距离任务点距离为di,则根据式(1)计算参与者至任务点的距离;

根据式(2)定义每个当前可用参与者完成任务获得的报酬为MONEYi;

MONEYi=A*di+B*ACCi    (2)

式(2)中,A、B为常数,分别表示用户每公里可获得的报酬和个人置信度所对应的报酬;

设定被分配任务的可用参与者构成种群Z={z1,z2,…,zj,…,zm},根据式(3)定义优化目标主体为空气质量任务分配所需总花费;

4.根据权利要求3所述的基于粒子群算法的空气质量群智感知任务分配方法,其特征在于,所述步骤3)具体为:根据该任务要求的坐标,分别计算可用参与者到达该地区需要的路程di与报酬MONEYi,置信度ACCi作为可用参与者的属性,设置改进粒子群算法的种群规模为N,学习因子c1、c2,迭代次数G,惯性权重w,速度上限下限vmax,vmin。

5.根据权利要求4所述的基于粒子群算法的空气质量群智感知任务分配方法,其特征在于,步骤4)中,所述设置损失函数的过程包括以下步骤:步骤4‑1)根据式(4)设定群体置信度sumacc,

步骤4‑2)设置损失函数LOSS以衡量每个种群的优劣程度,损失越小方案越好;

其中,ACCLOW为群体置信度预期,若该方案群体置信度sumacc超出置信度预期,置信度的损失为0,MONEYmax为金钱预期,若该方案所需花费summoney少于金钱预期,则金钱的损失为0,numsum为人数预期;设定若该种群人数n少于人数预期,则人数的损失为正;若该种群人数n多于人数预期,则人数的损失为负。