1.基于改进粒子群的高铁移动通信系统网络覆盖方法,具体步骤如下,其特征在于:步骤1,将高铁待覆盖范围用网格法分割,并收集待测范围的经度、纬度信息、移动传感器的监测半径和通信半径;
步骤2,计算传感器和待覆盖网格距离,根据划分的网格计算传感器节点和待覆盖区域点的距离;
步骤3:设计改进后的粒子群移动通信位置覆盖优化算法,消除粒子群算法容易陷入局部最优的缺点;
步骤4:设计改进粒子群的高铁移动通讯位置覆盖优化算法,使用基于改进后的粒子群算法对调度优化进行求解,得出高铁移动通信的调度方案;
步骤5,根据高铁反馈的位置信息,用改进粒子群算法对传感器节点进行优化,对通信系统网络进行规划,切换通讯站点。
2.根据权利要求1所述的基于改进粒子群的高铁移动通信系统网络覆盖方法,其特征在于:步骤1中将高铁待覆盖范围用网格法分割的过程可以表示如下:将高铁回传的位置信息待覆盖范围化为长为10宽为200的长方形区域,并用网格法把覆盖范围划分为5×100个网格,同时在所需覆盖的范围内放置200个移动无线传感器终端节点,设单个移动无线传感器终端节点的监测半径为2,通信半径为4。
3.根据权利要求1所述的基于改进粒子群的高铁移动通信系统网络覆盖方法,其特征在于:步骤2中计算传感器和待覆盖网格距离的过程可以表示如下:在待监测区域内,将任意一传感器节点i的位置表示为(xi,yi),再任取一目标点(xj,
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yj),则传感器和目标点的距离表示为d=(xi‑xj)+(yi‑yj) ,且目标点能被该传感器节点感知的概率为:传感器节点的覆盖范围是以传感器当前位置为圆心,检测距离R为半径的面积。待监测区域中的目标点需要被传感器节点覆盖,则该目标点能被传感器监测的联合概率G为:G=1‑∑(1‑p) (2)式中,p是目标点可被传感器节点检测的概率,G是所有节点对目标点的检测概率,如果联合监测概率大于临界值则认为该点会被覆盖。
4.根据权利要求1所述的基于改进粒子群的高铁移动通信系统网络覆盖方法,其特征在于:步骤3中设计改进后粒子群算法的过程可以表示如下:步骤3.1:将粒子群算法中的惯性权重系数ω、加速常数η1、η2的更新方式进行改进,改进后的更新算法如下:ω=ωmax‑0.02tan(2πIteration/MaxIteration) (4)2
η1=0.5ω+0.5 (5)2
η2=1‑ω (6)其中,ωmax是最大惯性权重设为0.94;Iteration是当前迭代次数;MaxIteration是最大迭代次数;
改进后的粒子群移动通信位置覆盖优化算法如下:
步骤3.2:初始化种群
T
位置初始化:Z=unifrnd(Q,Si) (7)T
速度初始化:V=unifrnd(V,V) (8)unifrnd函数是生成均匀分布的随机数,Q是有高铁高铁的随机号,Si是传感器节点随机号,V是速度的随机数;
步骤3.3:确定适应度函数:
y=ΣσG (9)式中,σ是权重系数,G是联合概率;
步骤3.4:计算粒子的适应度值,根据适应度函数确定种群内每个粒子的自适应度值,更新个体极值Pid、全局极值Pgd、惯性权重ω和加速常数η1、η2,并记录个体极值位置Pcbest、全局极值位置Pcgbest;
步骤3.5:进入迭代循环,设置最大迭代次数1000,通过下式更新粒子速度与位置Vid=ωvid(t)+η1rand()[Pid‑Zid(t)]+η2rand()[Pgd‑Zid(t)] (10)Zid(t+1)=Zid(t)+vid(t+1) (11)其中,t是迭代次数,Vid(t)表示第i个粒子在t次迭代中第d维上的速度,Vid(t+1)表示第i个粒子在t+1次迭代中第d维上的速度,Zid(t)表示第i个粒子在t次迭代中第d维上的位置,Zid(t+1)表示第i个粒子在t+1次迭代中第d维上的位置,rand是0到1的随机数;
步骤3.6:迭代结束后,得到最优的优化结果,输出种群的全局极值Pgd和全局极值位置Pcgbest,即最优化解。