[发明专利]基于混合离散粒子群优化的轨道分配器构建方法

权利要求书

1.一种基于混合离散粒子群优化的轨道分配器构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:对全局线网进行抽象处理，抽象出局部线网，并构建新线段模型；

步骤S2:对新线段模型采用融合贪心算法与遗传操作的初始分配策略进行初始分配，得到初始轨道分配方案；

步骤S3:构建改进的代价计算策略，并融入离散粒子群优化算法的粒子适应度计算中；

所述建改进的代价计算策略，具体为，定义障碍代价为当一条线段被分配到一条轨道上，并且与一个或多个障碍物部分或完全重叠，这种由线段和障碍物之间引起的冲突称为障碍重叠，产生的代价称为障碍代价；

构建一个障碍代价的预处理策略，为布线带创建一个存储线段与障碍物重叠信息的查找表，查找表中的每一个元素代表一条线段放置在一条轨道上产生的障碍代价；

步骤S4:将得到的高质量的初始轨道分配方案，采用结合遗传算子的离散粒子群优化算法进行全局寻优,得到最优的轨道分配方案；

步骤S5:基于协商机制的精炼策略对最优的轨道分配方案进行处理，得到最终的轨道分配方案；

所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据新线段模型中，线段长度从长到短、线段长度从短到长、线网组件数量从大到小、线网组件数量从小到大四种顺序进行贪心分配,得到四种粒子；

步骤S22:引入变异和选择操作，将产生的四种粒子进行变异，并根据适应值大小筛选出部分优秀粒子作为初始轨道分配方案；

所述结合遗传算子的离散粒子群优化算法具体为：

步骤S41:在粒子更新操作中使用遗传算子中的变异算子代替粒子的惯性保持部分，使用交叉算子代替粒子的个体认知和社会认知；

步骤S42:在粒子的变异操作中引入多点变异，以加强粒子迭代初期的全局探索能力，并在后期迅速收敛。

2.根据权利要求1所述的基于混合离散粒子群优化的轨道分配器构建方法，其特征在于：所述改进的代价计算策略具体还包括：

(1)定义线长代价为在详细布线时连接每个线网中的所有组件的内部连接线长，轨道分配要求各线网的组件的内部连接线长尽可能小；

(2)定义重叠代价为如果两条被分配同一轨道上的线段发生重叠，这种由线段之间重叠引起的冲突称为线段重叠，产生的代价称为重叠代价，重叠代价最小化是布线优化的重要目标之一；

(3)在计算重叠代价时，通过计算每个轨道上两两线段之间的重叠长度之和来获得重叠代价；

(4)总代价的计算方法为，线长代价需要对线网构建一个以其所有组件为结点，组件间的最短曼哈顿距离为边长的最小生成树，通过计算最小生成树的长度以获得该线网的线长；重叠代价等于k条重叠线段的公共子区间的长度与k-1的乘积，k＝0或k＝1时，重叠代价为零；障碍代价等于线段与所有重叠障碍物的重叠长度之和。

3.根据权利要求1所述的基于混合离散粒子群优化的轨道分配器构建方法，其特征在于：所述步骤S5具体为；

步骤S51:使用公式(1)的代价函数来选择需要重新分配的线段：

Cost₁＝O_ir,t+H_ir,t (1)

其中，O_ir,t表示线段ir从轨道t上移除时减少的重叠代价，H_ir,t表示轨道t上线段ir所覆盖的单位区间的历史代价之和；

步骤S52:使用公式(2)的代价函数来决定重分配的轨道：

Cost₂＝0.1*W_ir,t+α*O'_ir,t+β*B_ir,t+H_ir,t (2)

其中，W_ir,t表示把线段ir分配到轨道t上的连接代价，O'_ir,t表示把ir分配到轨道t上时增加的重叠代价，B_ir,t表示把ir分配到t上时产生的障碍代价，H_ir,t表示ir分配到t上时的所占区间的历史代价之和；α和β是用户自定义参数。