一种室内可见光通信中节能照明的优化方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及可见光通信技术领域，特别设及一种室内可见光通信中节能照明的优 化方法及装置。
【背景技术】
[0002] 可见光通信技术近年来已成为通信领域的研究热点。可见光通信技术利用LED灯 的明亮闪烁，将信息禪合在Lm)照明设备上，实现和照明和通信的有机结合，是一项新兴的 无线通信技术，在可见光通信系统中，光源不仅起到照明的作用，同时可W进行数据传输， 相较于传统的射频通信技术，可见光通信技术具有安全节能、保密性好、不需要频谱认证、 传输速率高等优点。
[0003] 通常情况下，在室内可见光通信系统中，有多种可配置的物理参量，包括LED发射 功率、L邸阵列布局、L抓福射角和接收器F0V(Field of View)。可见光通信系统的性能包括 照明和通信两个方面，其中，照明包括室内平面照度Ej和照度均匀性为U=min(Ej Vaverage 化j)，即接收平面内的最小照度值与平均照度值之比。通信包括接收器和信干噪比等。通过 合理的配置上述可见光系统中的物理参量能够优化室内可见光照明和通信的性能。
[0004] 目前，在室内可见光通信运一领域还处在研究和试制阶段，还不能够合理的配置 室内可见光通信系统中的物理参量，无法实现对节能照明的优化。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例公开了一种室内可见光通信中节能照明的优化方法及装置，W合理 的配置室内可见光通信系统中的物理参量，实现对节能照明的优化。
[0006] 为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种室内可见光通信中节能照明的优化 方法，包括步骤：
[0007] S1:根据室内可见光通信系统中设备硬件和环境因素确定各个物理参量的上下 限、预设目标参量W及与预设目标参量对应的平面照度阔值和信干噪比阔值;所述预设目 标参量包括:最大化照明均度和最小化发射功率;所述物理参量包括:L抓发射功率、L抓阵 列布局、L邸福射角和接收器F0V;
[000引S2:将每个物理参量对应作为初始解的一个元素，并获得包含有预设第一数量个 初始解的初始解集，其中，初始解集中的每个初始解对应一组目标参量；
[0009] S3:对初始解集中的每个初始解对应的目标参量进行p-optimality评估，得到各 个初始解对应的目标参量的p-optimality评估值，其中，p-optimality评估值表示为下述 公式：
[0010]
[0011]式中，P(x)为初始解集中每个初始解的元素优于初始解集中的其他初始解对应元 素的概率，P为预设优化方向控制值，其中，P〉1解具有均衡性，〇<p含1解具有不均衡性；
[0012] S4:根据每个初始解对应的目标参量的p-optimality评估值，对所述初始解集进 行免疫优化运算，得到优化解集；
[0013] S5:针对所述的优化解集中的每个解对应的目标参量，计算获得每个解对应的平 面照度值和信干噪比值，将获得的平面照度值和信干噪比值与预设目标参量对应的平面照 度阔值和信干噪比阔值分别进行比较，将平面照度值处于所述预设目标参量对应的平面照 度阔值外，或信干噪比值小于预设目标参量对应的信干噪比阔值的解从所述优化解集中删 除;将完成删除操作后的优化解集作为本次优化结果保存；
[0014] S6:根据保存的本次优化结果与上一次保存的优化结果，确定本次优化结果是否 趋于稳定，如果是，则输出本次优化结果，执行步骤S7;否则将本次优化结果的优化解集确 定为初始解集，返回步骤S3;
[001引 S7:对优化结果中的每个解对应的目标参量进行p-optimality评估，将p- optimality评估值最小的解作为最优解来配置室内可见光通信系统中的对应物理参量。
[0016] 优选的，步骤S2所述P(x)通过如下方式获得：
[0017] 将初始解集中各个初始解通过快排法进行比较，并计算出每个初始解中的元素优 于其他初始解中对应的元素的概率P(x)。
[001引具体的，所述步骤S4包括：
[0019]将初始解集中的初始解按照初始解对应的目标参量p-optimality值升序排列，取 前第二预设数量个初始解作为选择解集；
[0020] 对所述选择解集中的每个解进行第Ξ预设数量次克隆，得到克隆解集；
[0021] W自适应的方式对克隆解集中的每个解进行随机扰动，得到扰动解集；
[0022] 对扰动解集中的解对应的目标参量进行p-optimality评估后，再按照口- OPt ima 1 i ty值升序排列，取前第四预设数量个解作为优化解集。
[0023] 优选的，所述对所述的优化解集中的每个解对应的目标参量，计算获得每个解对 应的平面照度值和信干噪比值通过W下公式计算：
[0024] 其中，平面照度根据W下公式计算：
[0025] Ej=Σ压kj，
[00%]式中，Ej为第j个接收器所接收的平面照度，Ew是经过k次反射径接收光强，k = 0 时
表示直射径，I(0)是LED发射器中央亮度，Φ是福射角，Θ是入射角， D是第i个LED发射器到第j个接收器的距离，k>0时
积 分符号表示在反射面上的积分，DRef表示光源与反射面之间的距离，dARef是反射面面积的微 分；
[0027]信干噪比根据W下公式计算：
[002引
[0029] 式中，SIN^为第j个接收器对L抓信号的信干噪比，是噪声信号，P(Signal)堤有用 信号
（ISI)j是干扰信 号，其中
，hu是第i个L抓发 射器到第j个接收器的信道冲激响应，conv是卷积符号，X(t)是发射信号，T是接收信号比特 周期。
[0030] 优选的，步骤S6中所述趋于稳定根据如下判定条件进行判定：
[0031] 将本次获得的优化结果中每个解对应的目标参量的p-optimality评估值与上一 次保存的优化结果中对应的解对应的目标参量的p-opt imal i ty评估值进行比较，其p- optimality评估值差的绝对值小于预设阔值，则本次优化结果趋于稳定。
[0032] 为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种室内可见光通信中节能照明的优化 装置，包括
[0033] 参量确定模块，用于根据室内可见光通信系统中设备硬件和环境因素确定各个物 理参量的上下限、预设目标参量W及与预设目标参量对应的平面照度阔值和信干噪比阔 值;所述预设目标参量包括:最大化照明均度和最小化发射功率;所述物理参量包括:Lm)发 射功率、L邸阵列布局、L邸福射角和接收器F0V;
[0034] 初始解集获得模块，用于将每个物理参量对应作为初始解的一个元素，并获得包 含有预设第一数量个初始解的初始解集，其中，初始解集中的每个初始解对应一组目标参 量；
[0035] 9-〇口1:;[1]1曰1;^7评估模块，用于对初始解集中的每个初始解对应的目标参量进行口- 〇口1:;[1]1曰1;[17评估，得到各个初始解对应的目标参量的9-091:;[1]1曰1;[17评估值，其中，口- optimality评估值表示为下述公式：
[0036]
[0037] 式中，P(x)为初始解集中每个初始解的元素优于初始解集中的其他初始解对应元 素的概率，P为预设优化方向控制值，其中，p〉l解具有均衡性，〇<p含1解具有不均衡性；
[0038] 免疫优化运算模块，用于根据每个初始解对应的目标参量的p-optimality评估 值，对所述初始解集进行免疫优化运算，得到优化解集；
[0039] 优化解集筛选模块，用于对所述的优化解集中的每个解对应的目标参量，计算获 得每个解对应的平面照度值和信干噪比值，将获得的平面照度值和信干噪比值与预设目标 参量对应的平面照度阔值和信干噪比阔值分别进行比较，将平面照度值处于所述预设目标 参量对应的平面照度阔值外，或信干噪比值小于预设目标参量对应的信干噪比阔值的解从 所述优化解集中删除;将完成删除操作后的优化解集作为本次优化结果保存；
[0040] 优化结果输出模块，用于根据保存的本次优化结果与上一次保存的优化结果，确 定本次优化结果是否趋于稳定，如果是，则输出本次优化结果，触发最优解配置模块;否则 将本次优化结果的优化解集确定为初始解集，触发p-optimality评估模块；
[0041 ]最优解配置模块，用于对优化结果中的每个解对应的目标参量进行p-optimality 评估，将p-optimality评估值最小的解作为最优解来配置室内可见光通信系统中的对应物 理参量。
[0042] 优选的，所述p-optimality评估模块中P(x)通过如下方式获得：
[0043] 将解集中各个初始解通过快排法进行比较，并计算出每个初始解中的元素优于其 他初始解中对应的元素的概率p (X)。
[0044] 具体的，所述免疫优化运算模块包括：
[0045] 选择子模块：用于将初始解集中的初始解按照初始解对应的目标参量P- optimal ity值升序排列，取前第二预设数量个初始解作为选择解集；
[0046] 克隆子模块：用于对所述选择解集中的每