[发明专利]低压电力载波通信的双种群遗传蚁群路由方法

说明书

本发明提供的低压电力载波通信的双种群遗传蚁群路由算法，该算法利用双种群的快速适应性和独立并行搜索能力，在动态范围内寻找最优解，采用定期交换彼此种群的优良解的方法，扩大全局解搜索空间，降低算法容易陷入局部最优的可能性，最终找出全局最优。该算法能快速适应动态变化的低压电力线网络，提高全局收敛性与鲁棒性。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体为低压电力线载波通信系统中的路由算法。

背景技术

近些年世界各国开始围绕着智能化电网建设进行研究和发展，其中，低压电力线载波通信(Power Line Communication，PLC)技术作为其中关键的信息通信方式受到了非常广泛的关注。选择利用世界上覆盖面积最大的传输媒介—电力线，通过电信号进行数据的传输已然成为各国研究的一个共识。然而，由于电力线上节点规模的不断增加，电力线路建设年代的跨度太大，并且多数地区电力线路的智能化程度较低，都导致利用电力线载波进行数据通信的可靠性并不理想。在过去几年中，大多数学者对PLC技术的可靠性研究和改进均是在物理层和数据链路层进行，但这方面的改进对PLC技术的可靠性提升效果并不明显，从而一些学者开始逐渐着眼于对网络层的研究。通过对低压电力线的信道进行模型建立与信道估计等方法，在分析出信道的三大特性的基础上，认为只有利用中继技术才能够有效提高PLC的可靠性，通过合适的中继路由算法可以提高电力线载波通信技术的可靠性和应用领域。

通过对现有的蚁群算法(ACA)和遗传优化蚁群算法(GOACA)进行深入分析，发现两种算法虽然都能够满足低压电力线载波通信网络组网的要求，但算法中均使用单一种群进行搜索，种群中个体的多样性会随搜索的进行而变少，使算法有可能出现过早收敛到局部最优，造成算法性能并不理想，这样就降低了电力线载波通信的可靠性。

发明内容

本发明提供一种低压电力线载波通信系统中的路由算法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

低压电力载波通信的双种群遗传蚁群路由方法，STP1：设置起始节点和目标节点；并在起始节点处设置两个蚁群种群；

STP2：针对每个蚁群种群，根据蚁群算法，计算蚁群中的蚂蚁全部从起始节点到达目标节点后的所有解，记录此次迭代中的最可靠解；

STP3：将最可靠解作为父代种群，通过遗传算法找到种群中的最强个体，获取该最强个体通过的路径；

STP4：将最强个体通过的路径和作为父代种群的最可靠解进行对比，获取两者当中更好的路径；

STP5：对获取的更好的路径，通过全局信息素浓度更新方法进行全局信息素浓度的更新；

STP6：判断两个种群的迭代次数是否达到设定的条件，未达到，则继续重复STP2～STP5的过程，达到，则交换两个种群获取的STP2中的最可靠解的信息素信息；

STP7：针对交换过信息素信息的两个种群，如果未达到最大迭代次数，则重复STP2～STP6的迭代过程；达到，则输出最可靠解。

所述STP2中，通过蚁群算法获取最可靠解时，假设种群中蚂蚁数量是k(k＝1,2，……，m)，t时刻，第i只蚂蚁选择j节点作为下一跳节点的概率P为：

其中，j表示蚂蚁i下一步选择的节点，信噪比最高的节点，allowed表示蚂蚁i下一步可以选择的所有节点的集合；

q为随机数，q∈[0,1]，q₀为[0,1]区间内的一个定值，当q＞q₀时，按照下式计算城市j作为下一条节点的概率：