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龍圖騰網(wǎng)恭喜南京郵電大學(xué);中科知行云計(jì)算(南京)有限公司申請(qǐng)的專利一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN114339651B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-13發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202111440693.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：H04W4/38；該發(fā)明授權(quán)一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法是由張嫚嫚;李鵬;張玉杰;樊衛(wèi)北;王汝傳;張永亮設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2021-11-30向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法，具體如下：步驟1、土壤中隨機(jī)布局有多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集土壤墑情數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；其中，預(yù)處理后的土壤墑情數(shù)據(jù)簡記為數(shù)據(jù)；步驟2、根據(jù)步驟1預(yù)處理后的土壤墑情數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)冗余度模型和網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型，將數(shù)據(jù)冗余度模型和網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型加入啟發(fā)函數(shù)中，從而得到改進(jìn)后的啟發(fā)函數(shù)，引導(dǎo)蟻群搜索能夠降低數(shù)據(jù)冗余度和網(wǎng)絡(luò)能量損耗的傳感器節(jié)點(diǎn)布點(diǎn)路徑；步驟3、采用改進(jìn)后的概率轉(zhuǎn)移公式引導(dǎo)螞蟻從起點(diǎn)向終點(diǎn)方向移動(dòng)，防止在搜索路徑的過程中出現(xiàn)繞路情況，以便搜索出能夠降低數(shù)據(jù)冗余度和網(wǎng)絡(luò)能量損耗的傳感器節(jié)點(diǎn)布點(diǎn)路徑。本發(fā)明節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能耗。

本發(fā)明授權(quán)一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種改進(jìn)蟻群算法的智慧農(nóng)業(yè)傳感器布局優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、土壤中隨機(jī)布局有多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集土壤墑情數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理；其中，預(yù)處理后的土壤墑情數(shù)據(jù)簡記為數(shù)據(jù)；步驟2、根據(jù)步驟1預(yù)處理后的土壤墑情數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)冗余度模型和網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型，將數(shù)據(jù)冗余度模型和網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型加入啟發(fā)函數(shù)中，從而得到改進(jìn)后的啟發(fā)函數(shù)，引導(dǎo)蟻群搜索能夠降低數(shù)據(jù)冗余度和網(wǎng)絡(luò)能量損耗的傳感器節(jié)點(diǎn)布點(diǎn)路徑；步驟3、采用改進(jìn)后的概率轉(zhuǎn)移公式引導(dǎo)螞蟻從起點(diǎn)向終點(diǎn)方向移動(dòng)，防止在搜索路徑的過程中出現(xiàn)繞路情況，以便搜索出能夠降低數(shù)據(jù)冗余度和網(wǎng)絡(luò)能量損耗的傳感器節(jié)點(diǎn)布點(diǎn)路徑；其中，改進(jìn)概率轉(zhuǎn)移公式是：對(duì)概率轉(zhuǎn)移公式中的啟發(fā)函數(shù)和信息素濃度更新公式進(jìn)行改進(jìn)，并且在概率轉(zhuǎn)移公式中引入路徑趨勢(shì)向?qū)В粏l(fā)函數(shù)為步驟2中改進(jìn)后的啟發(fā)函數(shù)，在信息素濃度更新公式的改進(jìn)則是引入數(shù)據(jù)冗余度影響因子；步驟2中，數(shù)據(jù)冗余度模型為：Hij＝1Oij1Oij＝Ri+Rj2 其中，Hij表示第i個(gè)和第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)冗余度，Oij表示第i個(gè)和第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相異值，Ri表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與土壤中剩余傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的差平方之和，用來表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)與土壤中傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的相異性，Rj表示第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與土壤中剩余傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的差平方之和，用來表示第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)與土壤中傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的相異性，mi和mj分別表示第i個(gè)和第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的土壤墑情數(shù)據(jù)，i,j＝1,2,3，…n，n為傳感器節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；只考慮傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送、接收和傳輸土壤墑情數(shù)據(jù)的能量損耗，建立網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型：發(fā)送數(shù)據(jù)的能量損耗： 其中，Esl,Dz表示傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送土壤墑情數(shù)據(jù)過程中的能量損耗，l表示發(fā)送的土壤墑情數(shù)據(jù)長度,Dz表示兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間物理距離，Eelec表示處理每單位的數(shù)據(jù)消耗的能量，efs表示功率放大系數(shù)，Dij表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，Dz在數(shù)值上等于Dij，xi表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的縱坐標(biāo)；xj表示第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yj表示第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的縱坐標(biāo)；接收數(shù)據(jù)的能量損耗：Er＝l·Eelec6Er表示數(shù)據(jù)接收過程的能量損耗，在數(shù)值上等于接收的土壤墑情數(shù)據(jù)的長度l與處理每單位的數(shù)據(jù)消耗的能量Eelec的乘積；數(shù)據(jù)傳輸過程中的能量損耗： 若一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的土壤墑情數(shù)據(jù)在經(jīng)過n*個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)后到達(dá)終點(diǎn)，那么整個(gè)過程的能量損耗如式7所示，整個(gè)過程的能量損耗等于數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收兩部分之和；其中，表示數(shù)據(jù)發(fā)送過程的能量損耗，l表示發(fā)送的土壤墑情數(shù)據(jù)的長度，dz表示從出發(fā)傳感器節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過的傳感器節(jié)點(diǎn)之間距離總和，在數(shù)值上等于Dz的累加和；其中，出發(fā)傳感器節(jié)點(diǎn)是蟻群隨機(jī)選擇的，終點(diǎn)是預(yù)先選定的；結(jié)合上述接收數(shù)據(jù)損耗公式4和發(fā)送數(shù)據(jù)的能量損耗公式6以及公式8，將數(shù)據(jù)傳輸過程中能量損耗轉(zhuǎn)化成公式10的形式；將網(wǎng)絡(luò)能量損耗模型、數(shù)據(jù)冗余度模型引入到啟發(fā)函數(shù)中，計(jì)算的啟發(fā)函數(shù)的值作為螞蟻選擇下一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的期望值；改進(jìn)啟發(fā)函數(shù)如下式所示：ηij＝λ1Oij+λ21Ecost+λ31Dij11其中，λ1、λ2、λ3是比例系數(shù)、λ1、λ2、λ3分別表示土壤墑情數(shù)據(jù)相異度、能量損耗和物理距離在啟發(fā)函數(shù)中所占比例，λ1+λ2+λ3＝1，ηij表示第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)到第j個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的啟發(fā)函數(shù)。

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