w是磁場角頻率，見、仏、打和〇分別為閱讀器天線和 標簽天線線圈的圈數和半徑，^是閱讀器天線中的等效電流，u 2是標簽天線兩端電壓，。是 標簽天線等效電感，Rl是標簽芯片等效電阻，R2是標簽天線等效電阻，C 2是標簽天線等效電 容。
[0089]在實際的優(yōu)化中，可以根據具體情況，選擇公式(4)和公式(5)中任一一公式作為 優(yōu)化方程，也可將兩個優(yōu)化方程結合在一起，作為多目標優(yōu)化。為了提高天線的工作效率， 本發(fā)明優(yōu)先選擇品質因子Q作為優(yōu)化目標。
[0090] 同時，根據目標函數的解值將所述初始染色體進行關聯(lián)性排序，一般是將品質因 子Q的解值越大對應的初始染色體排到第一種群的最前面，或者能量作用距離X的解值越大 對應的初始染色體排到第一種群的最前面，從而獲得關于目標函數的解值排序的當前遺傳 代的第一種群。這種排序方式便于關聯(lián)性越強的染色體，獲得更高的選擇概率，提高全局最 優(yōu)解的求解概率，提高結果的計算精度和穩(wěn)定性。
[0091] 在步驟S03中，按照一定的選擇機制，先賦予當前遺傳代的第一種群的每個染色體 一選擇概率，為了提高全局最優(yōu)解的求解概率及提高結果的計算精度和穩(wěn)定性，可以適當 地賦予在第一種群越靠前的染色體更高的選擇概率，提高其選中的概率，并根據賦予的選 擇概率以及預設要選中的數量，選中若干染色體。
[0092] 進一步地，對選中的染色體進行復制，形成當前遺傳代的第二種群，其中，先將選 中若干染色體根據選擇先后排序，再對每個染色體進行復制，形成如x、x、x、x、y、y、y、y、z、 Ζ、Ζ、Ζ、Ζ等類型的排序，或者形成如乂、￥、2、乂、￥、2、乂、￥、2、乂、￥、2等類型的排序，保證產生足 夠多的染色體作為下一步驟交叉操作和變異操作的原樣本。
[0093] 在步驟S04中，不同的染色體通過步驟S03的選擇復制后，再通過本步驟的交叉操 作和變異操作生產新的個體，依照生存規(guī)則，一代一代進化及優(yōu)選，在足夠多遺傳代后最終 選擇最優(yōu)的個體。其中，本步驟中的交叉操作是根據一定的預設概率將已排序的當前遺傳 代的第二種群中的兩個染色體進行交叉交換，同時，步驟中的變異操作是根據一定的預設 概率將已排序的當前遺傳代的第二種群中的染色體進行變異，如數值變大、數值變小。
[0094] 其中，交叉操作和變異操作可以分別進行再匯總，通過特定規(guī)則進行融合，如交叉 操作后的總群中單數染色體與變異操作后的總群中雙數染色體進行重新組合;或者對當前 遺傳代的第二種群進行交叉操作后再進行變異操作，或者對當前遺傳代的第二種群進行變 異操作后再進行交叉操作。
[0095] 如圖5和圖6所示，本發(fā)明提供一種染色體的選擇復制的較佳實施例。
[0096] 其中，計算選擇概率的方式是：
[0097] S31、計算評價函數，該評價函數的表達式為eval (ijzad-a)1，其中i = 0，l, 2,......，N，N為第一種群的染色體數，ae(〇，l);
[0098] S32、計算第一種群的每個染色體的選擇概率，該選擇概率的表達式為
，其中Qi為第一種群的每個染色體的選擇概率，i = 〇，1，2，......，N，N為第一 種群的染色體數。
[0099] 其中，根據選擇概率隨機地選擇若干染色體的方式是：
[0100] S33、在i = 1到i = N的重復過程中，分別從區(qū)域(0，Qi)中產生隨機參考值R，其中N 為第一種群的染色體數；
[0101] S34、對于每個隨機參考值R，若Qn<R < Q」，則選擇第一種群中第j個染色體。
[0102] 在步驟S34中，j = 0不參加選擇操作，即染色體Vo不參加選擇操作。
[0103] 如圖7和圖8所述，本發(fā)明提供交叉操作和變異操作的較佳實施例。
[0104] 其中，交叉操作的方式是：
[0105] S41、設置交叉概率參數P。，從區(qū)域[1，N]中產生隨機參考值R，其中N為第一種群的 染色體數；
[0106] S42、設置交叉值X和Y，gR<Pc，則從區(qū)域[1，N]中產生隨機參考值心和1?2,及從區(qū) 間（〇，1)中產生一個隨機數C，使I = +_(1 -C1)'，并將χ、γ分別賦 值給 < 和，其中V,"為第二種群的第i個染色體。
[0107] 其中，變異操作的方式是：
[0108] S43、設置變異概率參數Pm，從區(qū)域[0，1 ]中產生隨機參考值R;
[0109] S44、隨機選擇第二種群的染色體Vi，gR<Pm，隨機產生一向量D和一個變異量M，使 ￥廣=7廣+〇1，其中￥廣為第二種群的第1個染色體，>0。
[0110] 在本實施例中，步驟S41和S42存在先后順序，且步驟S43和S44也存在先后順序，但 是步驟S41、S42與步驟S43、S44兩者間就不一定存在先后順序。
[0111]以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā) 明申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。
【主權項】
1. 一種基于遺傳算法的天線結構設計方法，其特征在于，包括步驟： 設置一天線結構優(yōu)化公式，并在所述天線結構優(yōu)化公式的最優(yōu)解區(qū)域中，隨機產生若 干數值作為初始遺傳代的染色體； 將前一個遺傳代的全部染色體作為當前遺傳代的初始染色體，且分別建立所述初始染 色體對應的目標函數，并根據目標函數的解值將所述初始染色體進行關聯(lián)性排序，形成當 前遺傳代的第一種群； 分別計算第一種群的每個染色體的選擇概率，且根據選擇概率隨機地選擇若干染色 體，并對選中的染色體進行復制，形成當前遺傳代的第二種群； 對所述第二種群的染色體進行交叉操作和變異操作，形成當前遺傳代的第Ξ種群； 預設一具有足夠多代的結束遺傳代，若當前遺傳代為結束遺傳代，輸出第Ξ種群中關 聯(lián)性最強的染色體及其目標函數;若當前遺傳代不是結束遺傳代，將當前遺傳代的第二種 群中全部染色體作為下一個遺傳代的初始染色體，重新進行染色體處理。2. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于:根據天線結構參數建立天線 結構優(yōu)化公式，該天線結構參數包括忍片參數、天線限制參數和工藝參數。3. 根據權利要求2所述的天線結構設計方法，其特征在于:對隨機產生的染色體均進行 可行性驗證。4. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于:將每一遺傳代的第一種群中 最靠前的染色體單獨保留。5. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于:該目標函數為天線線圈的品 質因子最大化。6. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于:該目標函數為天線線圈的感 應電壓最大化。7. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于，計算選擇概率的方式是： 計算評價函數，該評價函數的表達式為eval(i)=a(l-a)i，其中1=〇，1，2,......，N，N 為第一種群的染色體數，aE(〇，l); 計算第一種群的每個染色體的選擇概率，該選擇概率的表達式為其中 化為第一種群的每個染色體的選擇概率，i = 〇，l，2,......，N，N為第一種群的染色體數。8. 根據權利要求7所述的天線結構設計方法，其特征在于，根據選擇概率隨機地選擇若 干染色體的方式是： 在i =巧lji=N的重復過程中，分別從區(qū)域(0，Qi)中產生隨機參考值R，其中N為第一種群 的染色體數； 對于每個隨機參考值3，若化-1<3^0^，則選擇第一種群中第^'個染色體。9. 根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于，交叉操作的方式是： 設置交叉概率參數Pc，從區(qū)域[1，N]中產生隨機參考值R，其中N為第一種群的染色體數； 設置交叉值X和￥，若1?<?。，則從區(qū)域[1，N]中產生隨機參考值Ri和R2,及從區(qū)間（0，1)中 產生一個隨機數C，使并將Χ、Υ分別賦值給和 其中Vi"為第二種群的第i個染色體。10.根據權利要求1所述的天線結構設計方法，其特征在于，變異操作的方式是： 設置變異概率參數Pm，從區(qū)域[0，1]中產生隨機參考值R; 隨機選擇第二種群的染色體￥1，若3<?。，隨機產生一向量D和一個變異量M，使Vi"=Vi" + DM,其中Vi"為第二種群的第i個染色體，M>0。
【專利摘要】本發(fā)明涉及天線結構領域，具體涉及一種基于遺傳算法的天線結構設計方法，包括步驟：設置一天線結構優(yōu)化公式；將前一個遺傳代的全部染色體作為當前遺傳代的初始染色體，形成當前遺傳代的第一種群；分別計算第一種群的每個染色體的選擇概率，形成當前遺傳代的第二種群；對所述第二種群的染色體進行交叉操作和變異操作，形成當前遺傳代的第三種群；預設一具有足夠多代的結束遺傳代，若當前遺傳代為結束遺傳代，輸出第三種群中關聯(lián)性最強的染色體及其目標函數。本發(fā)明通過設計一種基于遺傳算法的天線結構設計方法，在天線結構優(yōu)化公式的最優(yōu)解區(qū)域中獲得初始遺傳代，提高可行解的廣泛性，并且減少計算量，提高結果的計算精度和穩(wěn)定性。
【IPC分類】G06N3/12
【公開號】CN105574588
【申請?zhí)枴緾N201510933632
【發(fā)明人】王丹, 劉興建
【申請人】廣東工商職業(yè)學院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月14日