[发明专利]基于支持向量机的预测数据包接收可能性的方法

摘要

本发明基于支持向量机的预测数据包接收可能性的方法，属于无线传感网络技术领域，是一种基于支持向量机的、根据少量数据包的信噪比、链路质量指数和数据包接收率预测无线传感网络高速传输时数据包接收状态的方法。包括统计接收数据包的信噪比SNR、链路质量指数LQI和数据包接收率PRR；线下生成训练集数据，即使用计算机生成训练集数据；线下，即使用计算机建立和训练支持向量机模型；线上，即接收机应用支持向量机模型预测无线传感网络高速传输时短期内数据包接收可能性。本发明理论合理，分类更准确，并能实现离线建模和在线预测；预测时所需数据包少；本发明的预测方法和模型能适应接收信号短期内剧烈变化；实际预测准确率高。

主权项

1.一种基于支持向量机的预测数据包接收可能性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)统计接收数据包的信噪比SNR、链路质量指数LQI和数据包接收率PRR；1‑1)进行数据包发送前的消息交互和接收机的相关设置；1‑1‑1)当发射机和接收机的位置固定后，发射机发送AboutToStartMsgNum个间隔时间为Period1毫秒的AboutToStartMsg消息，其中AboutToStartMsgNum≥20，StartTransmitMsg消息中带有消息序列号，所述消息序列号从0开始，依次加1；1‑1‑2)当接收机接收到步骤(1‑1‑1)发来的一个AboutToStartMsg消息后，将接收到的该消息序列号保存下来，记为ReceivedMsgNum，按公式⑴计算时间长度StartTimeInterval，并不再接收其他的AboutToStartMsg消息；StartTimeInterval＝(AboutToStartMsgNum‑ReceivedMsgNum)*Period1   公式(1)；1‑2)接收机建立和更新噪声基底表；1‑2‑1)接收机新建一个接收机噪声基底表，该噪声基底表含6个条目，每个条目保存一个短整数型数据，同时设置一个定时器Timer1，并将其触发时间设置为步骤(1‑1‑2)所述的StartTimeInterval毫秒；1‑2‑2)接收机进入等待状态；1‑2‑3)在步骤(1‑2‑1)设置的StartTimeInterval毫秒后接收机的定时器Timer1触发，接收机以60ms为周期定时采样信道空闲时的接收信号功率；如接收机正在接收数据包导致无法采样，则进入步骤(1‑2‑4)；如能成功采样信道空闲时的接收信号功率，则进入步骤(1‑2‑6)；1‑2‑4)启动一个定时器Timer2并将其触发时间设置为5‑20ms之间的随机时间间隔，所述随机时间间隔记为SampleBusyDelayTime毫秒；1‑2‑5)SampleBusyDelayTime毫秒后定时器Timer2触发，继续采样信道空闲时的接收信号功率，如接收机仍然在接收数据包，则进入步骤(1‑2‑4)；如能成功采样信道空闲时的接收信号功率，则进入步骤(1‑2‑6)；1‑2‑6)将该接收信号功率值保存为噪声基底表中最后一个条目，同时丢弃噪声基底表中第一个条目，这种更新方式能够使噪声基底表中只保存最近6次采样值；1‑3)获取数据包接收信息，并保存为文本文件；1‑3‑1)在所述步骤(1‑1)中，发射机发送完AboutToStartMsgNum个AboutToStartMsg消息，再等待Period1毫秒时间后，马上开始发送共计TotalPacketNum个长度为PacketSize个字节的数据包；其中，TotalPacketNum≥20000；步骤(1‑3‑1)中PacketSize通常取值为30；发送数据包的发送间隔在5ms到50ms之间随机取值，每个数据包中带有序列号，所述序列号从0开始，依次加1，第TotalPacketNum个数据包的序列号为TotalPacketNum‑1；1‑3‑2)根据步骤(1‑2)中的设置，接收机的定时器Timer1触发与发射机开始发送数据包在同一时刻，接收机每接收一个数据包，就读取该数据包的接收信号功率和链路质量指数，同时计算噪声基底表中的6个条目的平均值，将该平均值作为噪声基底，该数据包的信噪比由接收信号功率减去噪声基底得到；1‑3‑3)立即将步骤(1‑3‑2)中的数据包的序列号、数据包的接收信号功率和链路质量指数LQI以及信噪比SNR通过USB口或串口传送至计算机；1‑3‑4)计算机读取步骤(1‑3‑3)所述USB口或串口中的数据，将其保存为文本文件；2)线下生成训练集数据，即使用计算机生成训练集数据；2‑1)生成数据集；2‑2)生成训练集数据；3)线下，即使用计算机建立和训练支持向量机模型；3‑1)当训练集数据可进行非线性划分时，建立支持向量机模型；3‑2)当训练集数据不可进行非线性划分时，引入惩罚机制后，建立支持向量机模型；3‑3)使用步骤(2‑2)生成的训练集数据对步骤(3‑2)生成的模型进行训练，得到决策函数；4)线上，即接收机应用支持向量机模型预测无线传感网络高速传输时短期内数据包接收可能性；4‑1)接收机的初始化；4‑2)建立和更新接收机噪声基底表；具体过程与所述步骤(1‑2)相同；4‑3)接收机利用支持向量机模型对下一个数据包接收状态进行预测。