发明名称 发展演算法之最佳化方法
摘要 本发明揭示一种用于从一感应器网路选取用来追踪至少一目标之感应器之方法,该方法包括下列步骤:定义一具有n个染色体(chromosom)之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群(initial population);针对该起始种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则(convergence criteria),其中执行该发展演算法包括下列步骤:从该种群选取最适用个体;从该种群选取随机个体;以及从最适用及随机选取之个体建立后代(offspring)。本发明另一项具体实施例揭示一种用于从一感应器网路选取用来追踪至少一目标之感应器之另一种方法,该方法包括下列步骤:定义一具有n个染色体之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;选取用来纳入一起始种群之该等个体的一个或一个以上个体;针对该种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中执行该发展演算法包括下列步骤:从该种群选取最适用个体;以及从最适用个体建立后代,其中建立后代只透过突变发生,其中于任一突变期间只有i个染色体发生突变,并且其中i值为从2至 n-1。本发明还揭示一种用于追踪物体之感应器网路,该感应器网路包括:N个感应器;通讯装置,用于使该等N个感应器与一控制器进行通讯;以及一控制器,其能够控制及管理该等N个感应器,其方式是利用本发明方法之一。
申请公布号 TW556097 申请公布日期 2003.10.01
申请号 TW091106962 申请日期 2002.04.08
申请人 哈尼威尔国际公司 发明人 安纳L 布勒克;汉瑞 王
分类号 G06F15/18 主分类号 G06F15/18
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种从一感应器网路选取感应器用来追踪至少一目标之方法,该方法包括下列步骤:(a)定义一具有n个染色体(chromosome)之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;(b)依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;(c)选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;(d)针对该种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(i)从该种群选取最适用个体;(ii从该种群选取随机个体;以及(iii)从该最适用及该随机选取之个体建立后代(offspring)。2.如申请专利范围第1项之方法,其中代表该等感应器的该等染色体包括该等感应器的二进位或实数识别。3.如申请专利范围第1项之方法,该方法进一步包括将一个体定义为包含n个染色体,其中n是用以追踪该目标所需之感应器数量乘所追踪之该等目标数量。4.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低耗电量。5.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低追踪误差。6.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低耗电量及最低追踪误差。7.如申请专利范围第6项之方法,其中步骤(b)的该适用性函式包括下列方程式:其中Ei=(i=1,2,...,n)是针对第i个目标所评估的位置误差;Pj=(j=1,2,...,m)是第j个感应器的耗电量値;n是目标数量;m是所选感应器的总数量;以及w1和w2是两个权数常数。8.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(c)的该等个体之该起始选择系藉由一随机方法达成。9.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量。10.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量,之后在该种群的最适用个体中未发现任可改良。11.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(d)的该种群之该最适用个体系依据该适用性函式选取。12.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(d)中来自于该种群的该等随机个体系藉由螺线旋动(roulette wheel)选择、联赛(tournament)选择、随机号码产生或其组合来选取。13.如申请专利范围第1项之方法,其中步骤(d)的该建立该后代系藉由突变、交换或其组合来达成。14.如申请专利范围第13项之方法,其中步骤(d)的该建立该后代系透过突变、交换或其组合发生,并且于突变或交换之任一项期间只有i个染色体受到影响,并且其中i値为从2至n-1。15.如申请专利范围第14项之方法,其中i値为2。16.一种从一感应器网路选取感应器用来追踪至少一目标之方法,该方法包括下列步骤:(a)定义一具有n个染色体(chromosome)之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;(b)依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;(c)选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;(d)针对该种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(i)从该种群选取最适用个体;以及(ii)从该最适用个体建立后代,其中该建立后代只透过突变发生,其中在一个体中只有i个染色体发生突变,并且其中i値为从2至n-1。17.如申请专利范围第16项之方法,其中代表该等感应器的该等染色体包括该等感应器的二进位或实数识别。18.如申请专利范围第16项之方法,该方法进一步包括将一个体定义为包含n个染色体,其中n是用以追踪该目标所需之感应器数量乘所追踪之该等目标数量。19.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低耗电量。20.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低追踪误差。21.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(b)的该期望属性包括最低耗电量及最低追踪误差。22.如申请专利范围第21项之方法,其中步骤(b)的该适用性函式包括下列方程式:其中Ei=(i=1,2,...,n)是针对第i个目标所评估的位置误差;Pj=(j=1,2,...,m)是第j个感应器的耗电量値;n是目标数量;m是所选感应器的总数量;以及w1和w2是两个权数常数。23.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(c)的该等个体之该起始选择系藉由一随机方法达成。24.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量。25.如申请专利范围第16项之方法,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量,之后在该种群的最适用个体中未发现任可改良。26.如申请专利范围第16项之方法,其中i値为2。27.一种从一感应器网路选取感应器用来追踪一目标之方法,该方法包括下列步骤:(a)定义一具有n个染色体之发展演算法建构之个体,其中每个染色体皆代表一感应器,其中n=k*y,k是要追踪的目标数量,而y是追踪一目标所需的感应器数量;(b)依据该等感应器的耗电量及该等感应器的追踪误差来定义一适用性函式;(c)随机选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;以及(d)针对该起始种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中该收歛性准则系以该发展演算法中的递回世代数量为基础,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(i)依据该适用性函式,从该种群选取最适用个体;以及(ii)从该最适用个体建立后代,其中该建立后代只透过突变发生,并且其中在一个体中只有2个染色体发生突变;(e)依据包含于符合该等定义收歛性准则时存在之种群的该等个体选取感应器。28.一种用于追踪物体之感应器网路,包括:(A)N个感应器;(B)一控制器,其能够控制及管理该等N个感应器,其中该控制器从一感应器网路选取感应器用于追踪一目标,其方式是执行一种包括下列步骤的方法:(i)定义一具有n个染色体(chromosome)之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;(ii)依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;(iii)选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;(iv)针对该种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(a)从该种群选取最适用个体;(b)从该种群选取随机个体;以及(c)从该最适用及该随机选取之个体建立后代(offspring);(C)一通讯装置,用于提供该等个别感应器与该控制器之通讯。29.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中代表该等感应器的该等染色体包括该等感应器的二进位或实数识别。30.如申请专利范围第28项之感应器网路,该感应器网路进一步包括将一个体定义为包含n个染色体,其中n是用以追踪该目标所需之感应器数量乘所追踪之该等目标数量。31.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低耗电量。32.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低追踪误差。33.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低耗电量及最低追踪误差。34.如申请专利范围第33项之感应器网路,其中步骤(ii)的该适用性函式包括下列方程式:其中Ei=(i=1,2,...,n)是针对第i个目标所评估的位置误差;Pj=(j=1,2,...,m)是第j个感应器的耗电量値;n是目标数量;m是所选感应器的总数量;以及w1和w2是两个权数常数。35.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(c)的该等个体之该起始选择系藉由一随机方法达成。36.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量。37.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量,之后在该种群的最适用个体中未发现任可改良。38.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)的该种群之该最适用个体系依据该适用性函式选取。39.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)中来自于该种群的该等随机个体系藉由螺线旋动(roulette wheel)选择、联赛(tournament)选择、随机号码产生或其组合来选取。40.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)的该建立该后代系藉由突变、交换或其组合来达成。41.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中步骤(d)的该建立该后代系透过突变、交换或其组合发生,并且于突变或交换之任一项期间只有i个染色体受到影响,并且其中i値为从2至n-1。42.如申请专利范围第28项之感应器网路,其中i値为2。43.一种用于追踪物体之感应器网路,包括:(A)N个感应器;(B)一控制器,其能够控制及管理该等N个感应器,其中该控制器从一感应器网路选取感应器用于追踪一目标,其方式是执行一种包括下列步骤的方法:(i)定义一具有n个染色体(chromosome)之发展演算法建构之个体,其中每个染色体代表一感应器;(ii)依据该追踪的期望属性来定义一适用性函式;(iii)选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;(iv)针对该起始种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(a)从该种群选取最适用个体;以及(b)从最适用个体建立后代,其中该建立后代只透过突变发生,其中于任一突变期间只有i个染色体发生突变,并且其中i値为从2至n-1;(C)一通讯装置,用于提供该等个别感应器与该控制器之通讯。44.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中代表该等感应器的该等染色体包括该等感应器的二进位或实数识别。45.如申请专利范围第43项之感应器网路,该感应器网路进一步包括将一个体定义为包含n个染色体,其中n是用以追踪该目标所需之感应器数量乘所追踪之该等目标数量。46.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低耗电量。47.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低追踪误差。48.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(ii)的该期望属性包括最低耗电量及最低追踪误差。49.如申请专利范围第48项之感应器网路,其中步骤(ii)的该适用性函式包括下列方程式:其中Ei=(i=1,2,...,n)是针对第i个目标所评估的位置误差;Pj=(j=1,2,...,m)是第j个感应器的耗电量値;n是目标数量;m是所选感应器的总数量;以及w1和w2是两个权数常数。50.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(c)的该等个体之该起始选择系藉由一随机方法达成。51.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量。52.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中步骤(d)的该收歛性准则包括一指定世代数量,之后在该种群的最适用个体中未发现任可改良。53.如申请专利范围第43项之感应器网路,其中i値为2。54.一种用于追踪物体之感应器网路,包括:(A)N个感应器;(B)一控制器,其能够控制及管理该等N个感应器,其中该控制器从一感应器网路选取感应器用于追踪一目标,其方式是执行一种包括下列步骤的方法:(i)定义一具有n个染色体之发展演算法建构之个体,其中每个染色体皆代表一感应器,其中n=k*y,k是要追踪的目标数量,而y是追踪一目标所需的感应器数量;(ii)依据该等感应器的耗电量及该等感应器的追踪误差来定义一适用性函式;(iii)随机选取一个或一个以上个体用来纳入一起始种群;以及(iv)针对该起始种群执行一发展演算法,直到符合所定义收歛性准则,其中该收歛性准则系以该发展演算法中的递回世代数量为基础,其中执行该发展演算法包括下列步骤:(a)依据该适用性函式,从该种群选取最适用个体;以及(b)从该最适用个体建立后代,其中该建立该后代只透过突变发生,并且其中于任一突变期间只有2个染色体发生突变;(v)依据包含于符合该等定义收歛性准则时存在之种群的该等个体选取感应器;(C)一通讯装置,用于提供该等个别感应器与该控制器之通讯。图式简单说明:图1显示发展演算法之种群的一般建构。图2显示用于代表发展演算法中步骤的广义流程图。图3a显示单点、一个染色体交换的图式。图3b显示两点、一个染色体交换的图式。图4a显示突变图式,其中因为突变机率,所以只有一个基因发生突变。图4b显示突变图式,其中因为突变机率,所以有两个基因发生突变。图5显示根据本发明之单点、C2交换的图式。图6显示根据本发明之C2突变的图式。图7显示与选取用于目标追踪/识别之最佳化感应器之处理程序一起使用的发展演算法建构。图8显示根据本发明一项观点之控制与管理感应器网路之方法的广义流程图。图9显示在最佳化感应器控制过程中执行八个演算法之平均最佳适用性(mean best fitness)的图式。图10显示用于最佳化图9所示之演算法中五个演算法效率及所需时间。图11显示用于图10所示之五个演算法之在一段时间内的百分比改良。
地址 美国