基于改进粒子群算法的RFID网络部署优化研究

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无线射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)为众多行业提供了快捷通用的数据采集以及传输方案,其网络部署模型具有非线性和多目标的特性,使用常规优化算法进行处理时,难以达到另人满意的效果。智能优化方法可有效求解复杂优化问题,其中粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)是得到广泛关注和应用的一种智能优化方法。PSO算法计算简单、易于实现、具有较强的鲁棒性,非常适合求解复杂优化问题,但它易陷入局部最优,收敛精度不高。因此,本文对其优化性能进行了研究和改进,并将改进后的算法应用于RFID网络部署优化问题,取得了令人满意的结果。具体研究内容包括:首先介绍了RFID系统组成和工作原理,根据RFID网络部署的问题描述和性能指标,分别建立关于网络部署的标签覆盖率、交叉干扰水平、信号强度、冲突约束、密集程度以及负载平衡等6个性能指标函数,并将其分为最大化优化问题和最小化优化问题。其次考虑标签覆盖率和交叉干扰水平两个指标,建立满足最大化问题的优化目标函数,并提出一种基于Tent映射的粒子群优化算法(Tent_PSO)。该算法混沌初始化算法参数,在粒子陷入局部最优时,对全局最优解加混沌扰动,提高算法的全局搜索能力。设计两组仿真实验说明Tent映射的有效性同时确定用于实例研究的算法参数,其中实验1将Tent映射与应用最广泛的Logistic映射进行性能对比,实验2则采用均匀设计的方法确定最优参数组合。将采用最优参数组合的Tent_PSO算法应用于RFID网络部署优化,取得了较好的效果。最后考虑网络信号强度、密集程度、冲突约束和负载平衡四个指标,建立满足最小化问题的优化目标函数,采用精英反向学习(Elite Opposition-based Learning, EOBL)策略处理量子粒子群算法(Quantum Particle Swarm Optimization, QPSO)早熟情况,提出一种基于精英反向学习的量子粒子群优化算法(Elite Opposition-based Learning QPSO,EOBL_QPSO)。利用四个经典测试函数测试EOBL_QPSO算法的有效性。通过实例研究,EOBL_QPSO算法在求解RFID网络部署优化问题时,收敛迅速,可以有效求得最优化部署方案。
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