基于遗传算法优化的LED光源布局方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110457805A(43)申请公布日2019.11.15(21)申请号201910707972.7(22)申请日2019.08.01(71)申请人常州工学院地址213032江苏省常州市新北区辽河路666号(72)发明人王加安徐安成李辉鹿朋孙善乐卢远航(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人常莹莹(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06T17/00(2006.01)G06N3/12(2006.01)权利要求书3页说明书13页附图3页(54)发明名称基于遗传算法优化的LED光源布局方法(57)摘要本发明公开了一种基于遗传算法优化的LED光源布局方法，包括如下步骤：步骤1、构建三维空间模型；步骤2、设置光照接收器和LED光源的位置，照度接收器所在空间位置为(x,y,z)，LED光源所在空间位置为(X,Y,Z)；步骤3、建立照度均匀度的适应度函数，确定个体的适应值；步骤4、基于谢菲尔德遗传算法，求解出以照度均匀度最优为目标的LED光源布局。本发明根据接收高度所在平面的照度均匀度建立了适应度函数，照度均匀度增大，适应值增大，优秀种群能够被遗传算法保留的概率也提高，相比于典型的寝室模型光场分布有了很大的提升；从而保证优秀基因在每一代种群中得到一定的保护。CN110457805ACN110457805A权利要求书1/3页1.一种基于遗传算法优化的LED光源布局方法，其特征在于：步骤1、构建三维空间模型；步骤2、设置光照接收器和LED光源的位置，照度接收器所在空间位置为(x,y,z)，LED光源所在空间位置为(X,Y,Z)；步骤3、建立照度均匀度的适应度函数，确定个体的适应值；步骤4、基于谢菲尔德遗传算法，求解出以照度均匀度即适应度函数最优解，为目标的LED光源布局。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法优化的LED光源布局方法，其特征在于所述的步骤3具体为：假设LED光源的光辐射模型符合朗伯辐射模型，其中R(θ)表示LED辐射强度；θ表示辐射角；Ps表示LED辐射的功率；在室内照明系统中，有两个指标：发光强度和光照强度，发光强度是用来形容光源发光亮度的物理量，符号是I，单位是candela；发光强度主要与灯源的光通量成正比，与立体角成反比，即：立体角是用来形容从某点看到某个物体大小的物理量；立体角主要与物体投影在单位球上的面积成正比，与单位球的半径的二次方成反比；即：物体光照强度用来形容单位面积所能接收的光的能量多少的物理量，符号是E，单位是Lx；光照强度主要与光通量成正比，与单位面积成反比，即：假设LED偏离照度接收器的角度为ψ，LED的辐射角为Φ，d表示LED光源和接收器的直线距离，故：所以，照度接收器面元所接收单个LED的照度可以表示为：将相应坐标转换成笛卡尔坐标系得：其中，(x,y,0.85)是照度接收器的坐标，(X,Y,3)是LED的坐标，I0是指单个LED的中心光强，m是辐射模式数；2CN110457805A权利要求书2/3页因为LED的辐射半径远远大于它本身的直径，可以将LED看成一个点光源，而且LED又属于非相干光源，所以n的LED组成的阵列布局的照度，是n个LED单个照度的线性叠加；本发明仅考虑在视距链路上照度光场的分布；因此在视距链路上，接收器面元接收单个LED的照度为：3.根据权利要求1所述的基于遗传算法优化的LED光源布局方法，其特征在于所述的步骤4具体为：步骤4.1、设置参数范围步骤4.2、定义遗传算法参数，种群popsize，最大遗传代数MAXGEN，个体长度chromlength，代沟GGAP，交叉概率pc，变异概率pm，寻优结果的初始值trace；步骤4.3、区域描述器的设置其中，len是指每个个体的长度；lb和ub分别指每个变量的上届以及下届；code是指个体是怎样编码的，1表示二进制编码，0便是格雷编码；scale是指每个体使用什么样的刻度，1表示对数刻度，0表示算术刻度；lbin和ubin分别指范围是否包括上下界，1表示包括，0表示不包括；步骤4.4、创建二进制种群创建任意离散随机种群Chrom＝crtbp(popsize,chromlength*r)，r为随机种群大小；步骤4.5、二进制和十进制的转换；步骤4.6、构建适应度函数，计算每个个体的适应值，适应值将作为衡量个体优劣的唯一标准ObjV＝-CalObjVal4(X1,Y1,X2,Y2….Xm,Ym)步骤4.7、种群不断迭代，最终的个体就是全解最优解.计算子代的目标函数值:ObjVSel＝-CalObjVal4(X1,Y1,X2,Y2….Xm,Ym)；重插入子代到父代，得到新种群:[Chrom,ObjV]＝rei