[发明专利]无线自组织网络中节点的移动路径规划系统及其方法

权利要求书

1.一种无线自组织网络中节点的移动路径规划系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：初始化；

所述初始化，包括：在无线自组织网络中节点的路径规划区域内，随机放置若干用于路径探索的智能体，其初始的位置和速度均随机设置；

具体步骤包括：

步骤1-1：初始设定；

所述初始设定，包括：用S表示智能体集合，所述智能体集合中包含N个智能体，N为正整数；用{O_j|j＝1...J}表示无线自组织网络覆盖区域内的无线传输行动禁区集合,J为无线自组织网络覆盖区域内的无线传输行动禁区的个数，这里，j、J均为正整数；而第j个无线传输行动禁区O_j的空域范围为：该空域范围的半径为R_j，该空域范围的高度为H_j，且作为该空域位置的该空域范围的中心坐标在笛卡尔坐标体系下的x坐标、y坐标和z坐标分别用中的三个元素表示，智能体集合S的第i个智能体的速度V_i(t)和该智能体的当前位置X_i(t)分别如公式(1)和公式(2)所示，这里i为正整数：

V_i(t)＝(V_i^X(t),V_i^Y(t),V_i^Z(t)) (1)

公式(1)和公式(2)中的上标X、Y和Z分别表示在笛卡尔坐标系下横轴、纵轴和竖轴方向，公式(1)中等号右边的括号中的三个元素分别表示第i个智能体在笛卡尔坐标系下横轴、纵轴和竖轴方向上的速度分量，公式(2)中等号右边的括号中的三个元素分别表示第i个智能体在笛卡尔坐标系下的x坐标、y坐标和z坐标；

步骤1-2：智能体的位置和速度初始化；

所述智能体的位置和速度初始化，包括：在所述路径规划区域内，随机放置若干用于路径探索的智能体，其初始的位置和速度均随机设置；

其中，初始的位置X₀如公式(5)所示：

而智能体的目的位置X_f如公式(6)所示：

公式(5)和公式(6)中的上标X、Y和Z分别表示在笛卡尔坐标系下横轴、纵轴和竖轴方向，公式(5)中等号右边的括号中的三个元素分别表示智能体的初始的位置在笛卡尔坐标系下的x坐标、y坐标和z坐标，公式(6)中等号右边的括号中的三个元素分别表示智能体的目的位置在笛卡尔坐标系下的x坐标、y坐标和z坐标；

步骤2：评价智能体位置；

所述评价智能体位置，包括：各个智能体综合考虑其与目标位置的关系，以及与行动禁区的关系，对其当前所处位置进行评价计算；

具体步骤包括：

步骤2-1：计算每一个智能体的当前位置与目标位置的偏离度，其中，第i个智能体的当前位置与目标位置的偏离度f_i⁰(t)如公式(7)所示：

第i个智能体的当前位置X_i(t)距离目标位置X_f越近，则偏离度越小，即智能体的位置评价值会越高；

步骤2-2：计算每一个智能体的当前位置与无线传输行动禁区之间的关系，其中，第i个智能体的当前位置与无线传输行动禁区之间的关系为：第i个智能体是否与无线传输行动禁区的高度之间的距离小于阈值T；如果智能体的位置与无线传输行动禁区的空域位置的高度之间相距的距离小于设计的阈值，则如公式(8)所示，该智能体当前位置与目标位置的增大偏离度fit_i(t)：

其中表示第j个无线传输行动禁区的中心坐标，Φ为对路径探索过程中接近禁区的惩罚值，H_i为与当前智能体位置最接近的无线传输行动禁区的空域的高度，R_i为与当前智能体位置最接近的无线传输行动禁区空域范围的半径；

步骤3：智能体的速度和位置更新；

所述智能体的速度和位置更新，包括：各个智能体根据评价智能体位置的结果，更新智能体的历史上的最优位置，并更新智能体的移动速度；

步骤4：确定无线自组织网络中节点的路径；

所述确定无线自组织网络中节点的路径，包括：从所有智能体在所述智能体速度和位置更新下形成的路径中，选择最优路径，作为无线自组织网络中节点的路径规划结果。