[发明专利]基于电磁智能体元胞自动机的通信方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于电磁智能体元胞自动机的通信方法和系统，通信方法包括确定第一电磁智能体的通信区域，将通信区域划分成多个通信扇区，以每个通信扇区中距离第一电磁智能体最近的第二电磁智能体建立邻域候选集，根据邻域候选集建立元胞自动机模型，对元胞自动机模型进行演化等步骤。本发明利用了元胞自动机的机理，即根据底层单元的相互作用，自下而上涌现出系统的复杂性，这种涌现机制，使得群体中的微观个体行为在相互作用中表现出宏观现象或行为，以第一电磁智能体以及各第二电磁智能体作为微观个体组成一个群体，从而表现出多个电磁智能体的宏观现象或行为，提高通信效率。本发明广泛应用于电磁技术领域。

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其是一种基于电磁智能体元胞自动机的通信方法和系统。

背景技术

自然界中的某些生物通过形成集群进行活动，通过种群中的个体协作，实现了对恶劣环境的极强适应力。例如，编队迁徙的鸟群在迁徙时可以减少个体能量的消耗；群集巡游的鱼群可以更好的防御捕食者攻击；合作觅食的蚁群可搬起数倍于蚂蚁自身体重的食物。受此启发，研究人员揭示出生物群体背后的本质：集群中功能简单的个体通过与其他个体进行交互协作，可以表现出整体的复杂智能行为。

元胞自动机(CA)是一类空间自动机，以局部相互作用和同步动态演化为特征的时间离散数学系统，最早由美国计算机科学家冯诺依曼提出。1970年数学家John Conway提出了生命游戏的概念，目的是为了找出复杂现象的演化规则。此后CA特性得到了广泛的研究，并被应用于模拟和研究复杂系统中的现象，涉及医学、交通、计算机科学、遥感、图像处理、材料学、环境、生态学、农业等多个领域。元胞自动机的机理是根据底层单元的相互作用，自下而上涌现出系统的复杂性，这种涌现机制，使得群体中的微观个体行为在相互作用中表现出宏观现象或行为。元胞自动机自提出以来，已经在多个邻域得到了广泛的应用，但尚未有研究提及元胞自动机模型在电磁学领域中的应用。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种基于电磁智能体元胞自动机的通信方法和系统。

一方面，本发明实施例包括一种基于电磁智能体元胞自动机的通信方法，包括：

确定第一电磁智能体的通信区域；

将所述通信区域划分成多个通信扇区；每个所述通信扇区中分别包括至少一个第二电磁智能体；

以每个所述通信扇区中距离所述第一电磁智能体最近的所述第二电磁智能体，建立邻域候选集；

根据所述邻域候选集建立元胞自动机模型；

对所述元胞自动机模型进行演化。

进一步地，基于电磁智能体元胞自动机的通信方法还包括：

当存在主动选取所述第一电磁智能体进行通信的第二电磁智能体，将该第二电磁智能体加入至所述邻域候选集。

进一步地，各所述通信扇区分别包括的第二电磁智能体的数量相同。

进一步地，所述确定第一电磁智能体的通信区域，包括：

以所述第一电磁智能体所在位置为圆心，以所述第一电磁智能体的传感距离为半径建立的圆形作为所述通信区域。

进一步地，所述对所述元胞自动机模型进行演化，所使用的演化规则包括：

x_i(k+1)＝x_i(k)+u_i(k)；