[发明专利]一种基于新概率转移函数的照明通信动态寻径蚁群算法

摘要

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于新概率转移函数的照明通信动态寻径蚁群算法，该算法用于在网络拓扑图中，周期性地搜索网络中每一对节点之间可能存在的路径，并且收集每一条路径上各个路由目标的属性值，记录在信息素中。本发明的有益效果在于：1）采用新的状态转移概率函数，避免了蚂蚁算法在路径寻优时容易陷入局部最优路径陷阱的大缺陷；2）采用正态分布的信息权重因子来调节概率转移函数，减少蚂蚁算法状态转移规则随机性与盲目性；3）通过对全局信息素算法分段设置信息素强度；以及引入基于均匀分布信息量算子使得蚂蚁过于集中的路径上的信息素浓度增加的速度得以缓解；4）优化路灯控制的载波通信路由寻径时间。

主权项

1.一种基于新概率转移函数的照明通信动态寻径蚁群算法，其特征在于包括以下步骤： 1）算法初始化：初始化迭代次数Nc，设置蚁群中蚂蚁总数为M，投放蚂蚁k到源节点，开始蚂蚁行走循环，k＝k+1，初始化网络拓扑中各链路的相应信息素； 2）节点产生蚂蚁数据包信息，由源节点发送至目的节点：当节点周围存在该蚂蚁数据包的目的节点时，蚂蚁数据包将直接传输给目的节点，本次算法结束，蚂蚁数据包更新相关信息；否则进入步骤3）； 3）源节点周围没有目的节点，剔除周围的邻居节点中已经收到过该蚂蚁数据包的节点，并在节点上存储该蚂蚁数据包的相关信息，然后对剩下的邻居节点按照蚂蚁数据包的概率转移函数选择该蚂蚁数据包的下一跳节点，并且将蚂蚁数据包发送出去； 4）当某只蚂蚁成功地完成路由节点选择后，将该节点可直接通信的节点集合传递给下一节点，下一节点将上一节点可直接通信的节点加入禁忌表中，并进行按公式： (6)局部信息素调整，按公式：全局信息素更新规则：τ_ij(t+1)＝(1-ρ)×τ_ij(t)+Δτ_ij(t)       （4）、 选择概率规则：基于正态分布的信息权重：概率转移规则：（1）顺序更新，上式中，ρ表示信息素挥发系数，Δτ_ij(t)为信道质量较优的路径的信息素增加值，ξ_ij是基于正态分布的信息权重因子，η_ij表示启发因子，α表示信息素因子权重，β表示启发因子权重，b＝max{Δτ₁,Δτ₂,Δτ₃,.....,Δτ_k}，q₀为阀值，q为随机值，式中N_i为节点i的一跳邻居节点集合，为节点i到节点j这条有向边目的节点d的信息素值。设这里S_ij是指的最大概率，其中，启发值η_ij是在蚂蚁寻径的过程中路径上信息量对指导蚂蚁选择下一跳路径中的相对重要程度，可以说越大，蚂蚁选择以前走过的路径的可能性就越大，比较和S_ij数值大小，选择数值大的节点方向作为路由通信路径；5）蚂蚁找到目的节点后，判断k是否小于M,是则转到步骤3），否则转到步骤6），对所有蚂蚁重复步骤3），若每只蚂蚁都已经完成一个完整的路径，则对当前最优路径上的信息素 进行全局更新； 6）判断算法是否陷入局部最优，若算法陷入局部最优则执行步骤7），否则，算法继续运行； 7）比较选择使用最小花费并且满足路由约束的蚂蚁； 8）重复步骤3）至步骤7），直至满足条件。