本发明涉及可见光灯源布局，特别是涉及基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法。
背景技术：
1、近年来，随着移动通信网络的飞速发展，人们对定位技术的需求增大，白光led具有节能环保、灵敏度高、功耗低等优点被广泛关注，基于白光led的室内可见光定位技术已成为研究热点。与现有传统室内无线定位技术如wifi、蓝牙、超宽带(uwb)、射频识别(rfid)以及zigbee等相比，可见光定位技术具有安全性高、定位精度高、不受电磁干扰等优点。在室内环境下，led灯源作为光源和通信设备，需要在保证用户照明的同时实现信息的传输，此外，光源布局还会对室内可见光定位系统的定位精度带来一定的影响，因此，合理的led排布方案可提供可靠的照明需求，确保房间内的接收光照度和光强分布均匀性全覆盖，避免通信盲区，降低可见光定位的平均定位误差。虽然室内可见光灯源布局被广大学者研究，但仍然存在以下问题：1)由于白光led在室内既要照明又要实现通信功能，几何图形布局方案不能实现接收端光照度分布的均匀性，尤其是室内空间边界位置不能实现光信号的完全覆盖，从而影响接收信号的光强、光功率及信噪比，造成通信质量低、定位精度差；2)采用群智能算法的方式对传统光源位置进行优化的方法，虽然在一定程度上改善了接收端的光照均匀性，但是具有较强的随机性，实用性不强；3)采用群智能算法对固定房间的灯源的参数和位置协同优化，获得最优的led布局，虽然该方案实现了灯源的最佳位置的排布提高了信号的覆盖范围，但是基于传统灯源布局方案的寻优方案不适用于任意房间类型和大小的情况，而且灯源排布方案固定，适用性差；4)传统群智能算法由于收敛速度慢、容易陷入局部最优值使算法性能较低，导致预测误差大等问题。
2、因此，亟需基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，通过sfs-pko算法进行中心对称双w型最优灯源布局求解，可实现接收平面光照信号分布均匀、满足实际房间照明、预测误差小。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，包括：
4、构建中心对称双w型灯源布局模型；
5、基于所述中心对称双w型灯源布局模型建立灯源位置坐标和接收光功率的协同优化策略；
6、根据所述协同优化策略建立目标函数，并采用sfs-pko算法对所述目标函数求解，获取中心对称双w型灯源布局的接收功率和光照度标准差，进而获取最优灯源位置坐标，完成中心对称双w型灯源布局，其中，所述sfs-pko算法通过优化pko算法的初始种群和飞行策略得到。
7、可选地，构建所述中心对称双w型灯源布局模型包括：
8、在灯源平面以中心为原点建立第一平面直角坐标系，并将所述灯源平面分为四个象限；
9、在原点处放置中心灯，在每个象限对角线的角落处放置灯1，中心处放置灯2，在y轴上放置两个关于x轴对称的灯3，形成上下部分均呈w型，且关于所述中心灯中心对称的灯源布局模型。
10、可选地，基于所述中心对称双w型灯源布局模型建立灯源位置坐标和接收光功率的协同优化策略包括：
11、在天花板平面以中心为原点建立第二平面直角坐标系，并将所述天花板平面分为四个象限；
12、将所述中心对称双w型灯源布局模型嵌入所述第二平面直角坐标系内，分别建立中心灯、灯1、灯2、灯3的优化策略，完成所述协同优化策略的建立。
13、可选地，所述协同优化策略包括：
14、将所述中心灯位置坐标固定在原点处，对所述中心灯的功率调节因子进行寻优；
15、将四个象限的灯1设置相同的x、y坐标参数和功率调节因子，对其中一个象限的灯1的x、y坐标参数和功率调节因子进行寻优；
16、将四个象限的灯2设置相同的x、y坐标参数和功率调节因子，对其中一个象限的灯2的x、y坐标参数和功率调节因子进行寻优；
17、将两个灯3设置相同的x、y坐标参数和功率调节因子，对其中一个灯3的x、y坐标参数和功率调节因子进行寻优。
18、可选地，所述目标函数为：
19、f＝λ1pσ+λ2eσ
20、其中，pσ为接收平面的接收功率标准差，eσ为单位面积的光照度标准差，λ1和λ2为权重因子。
21、可选地，通过优化pko算法的初始种群和飞行策略得到所述sfs-pko算法包括：
22、采用sinusoidal映射优化所述pko算法的初始种群，获取新的初始种群；
23、在所述pko算法全局搜索阶段的飞行策略上引入周期性螺旋因子和随迭代次数线性递减的自适应权重系数，形成权重螺旋飞行策略。
24、可选地，所述sfs-pko算法中权重螺旋飞行策略的执行方法为：
25、在所述全局搜索阶段，当个体满足变异条件时，执行变异公式来进行位置更新；当个体不满足变异条件时，执行所述pko算法的原公式进行位置更新。
26、可选地，所述变异条件为：
27、rand＞exp(-t/t)^2
28、其中，rand为(0，1)内的随机数，t为当前迭代的次数，t为最大迭代数。
29、可选地，所述变异公式为：
30、positions(i,:)＝alpha_pos+exp(s*l)*cos(2*π*l)*ω*abs(alpha_pos-positions(i,:))
31、s＝exp(k*sin(π/t))
32、ω＝0.8*(1/2t+1+1)
33、其中，position(i,:)为个体位置，alpha_pos为当前迭代次数的最优位置，exp为取e的指数形式，s为螺旋因子，l为随机调整因子，ω为自适应权重，abs为取绝对值，k为飞行步长，t为当前迭代的次数。
34、本发明的有益效果为：
35、本发明提出一种通用性关于中心对称的双w型led的灯源排布方式，确保随机房间类型下满足照明和通信需求；提出融合sfs-pko算法的中心对称双w型最优灯源预测方法，可实现接收平面光照信号分布均匀、满足实际房间照明、预测误差小。
36、本发明基于改进pko算法提出的sfs-pko算法，利用sinusoidal映射和ωs权重螺旋飞行策略提高种群多样性，避免算法陷入局部最优，提高了最优光源布局的预测准确性。
37、本发明提出的最优灯源布局方案及协同优化策略使光强分布均匀、接收功率较高，在满足照明的前提下通信质量得到提升，且灯源位置分布合理，实用性较强，普适性较好。
1.基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，构建所述中心对称双w型灯源布局模型包括：
3.根据权利要求1所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，基于所述中心对称双w型灯源布局模型建立灯源位置坐标和接收光功率的协同优化策略包括：
4.根据权利要求3所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，所述协同优化策略包括：
5.根据权利要求1所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，所述目标函数为：
6.根据权利要求1所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，通过优化pko算法的初始种群和飞行策略得到所述sfs-pko算法包括：
7.根据权利要求6所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，所述sfs-pko算法中权重螺旋飞行策略的执行方法为：
8.根据权利要求7所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，所述变异条件为：
9.根据权利要求7所述的基于sfs-pko算法的中心对称双w型灯源布局方法，其特征在于，所述变异公式为：
