[发明专利]一种基于变邻域搜索的ICT基础设施选址方法

说明书

一种基于变邻域搜索的ICT基础设施选址方法，包括以下步骤：步骤1，根据不同ICT基础设施选址问题，得到不同的双目标集合覆盖问题建模和问题抽象，得到单目标优化问题的目标函数；步骤2，利用变邻域随机搜索的方法进行求解单目标优化问题的目标函数；本发明将基于ICT基础设施选址背景下复杂的双目标集合覆盖问题转化成了相对简单的单目标优化问题，而后根据问题背景设计出了一种基于变邻域搜索的高效求解算法，将只能依赖于专家经验的情况变成可以依赖计算机进行自动化计算的情况。且由于变邻域搜索中不同的邻域和搜索策略、设计使得算法同其他局部搜索算法相比可以从ICT基础设施部署方案中搜索到较好的部署方案。

技术领域

本发明属于求解离散组合优化问题技术领域，特别涉及一种基于变邻域搜索的ICT基础设施选址方法。

背景技术

ICT公共设施主要是指摄像头、智能交通路侧单元(RSU)、5G杆站等设施，这些设施对现代城市的正常运转有至关重要的作用。而现有的对这些设备的选址方法主要依靠专家经验，通过人工的方式来确定其点位的位置并进行选点，这样的选址方法很难做到对目标区域的有效覆盖，并且在一些场景下存在资源浪费的缺点。因此，针对ICT基础设施选址问题，提出一种有效覆盖率高、成本较低且不依赖于人工的高效率选址方法具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于变邻域搜索的ICT基础设施选址方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于变邻域搜索的ICT基础设施选址方法，包括以下步骤：

步骤1，根据不同ICT基础设施选址问题，得到不同的双目标集合覆盖问题建模和问题抽象，在引入乘法系数λ后将双目标优化集合覆盖问题进行转换，得到单目标优化问题的目标函数：

s.t.x∈(0,1)^N

步骤2，利用变邻域随机搜索的方法进行求解单目标优化问题的目标函数；

步骤3，通过求解步骤2中的目标函数，得到二进制编码的解向量，每一位二进制数表示对应位置是否部署设备，0为不部署，1为部署，据此对应到每一个候选位置的部署情况，从而给出最终的部署方案。

进一步的，步骤2中的变邻域随机搜索方法为：基于ICT基础设施选址问题的特性，设计了三种不同大小的邻域，分别为1-bit-flip邻域，swap-bit-flip邻域和2-bit-flip邻域，其中1-bit-flip邻域描述为与当前解海明距离为1的解空间，2-bit-flip邻域描述为与当前解海明距离为2的解空间，swap-bit-flip邻域是2-bit-flip邻域的一个子邻域，描述为与当前解海明距离为2且解的0-1元素个数不变的邻域，在实际问题中看做将任意一个设备从它所在位置放置到其他位置所有情况之和；

步骤2的变邻域随机搜索方法，初始解的选取采用针对全零初始解进行贪婪搜索得到，贪婪的目标为覆盖率最大，贪婪搜索的终止条件为当前解同上一个解相比，覆盖率增大，但是它对应的单目标优化问题的目标函数减小。这是由于单目标函数中的惩罚系数λ0；步骤2中的变邻域随机搜索方法，变邻域搜索的过程中采用了两种搜索策略，分别为first-improve策略和best-improve策略，first improve是表示遍历邻域过程中第一次遇到有提升的解则直接返回，best improve表示遍历完所有邻域后返回该邻域中最好的解。

进一步的，步骤2的变邻域随机搜索方法，具体包括：

STEP0：以最大化覆盖率为目标进行贪婪搜索，当覆盖率上升但是单目标优化问题的目标函数较少时得出初始解，执行STEP0；