[发明专利]无线传感器网络链路质量预测方法有效
申请号: | 201811160836.2 | 申请日: | 2018-09-30 |
公开(公告)号: | CN109348497B | 公开(公告)日: | 2019-12-03 |
发明(设计)人: | 冯懿;刘琳岚;舒坚 | 申请(专利权)人: | 南昌航空大学 |
主分类号: | H04W24/06 | 分类号: | H04W24/06;H04B17/309;G06K9/62 |
代理公司: | 11201 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) | 代理人: | 何世磊<国际申请>=<国际公布>=<进入 |
地址: | 330063 江*** | 国省代码: | 江西;36 |
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摘要: | 本发明公开了一种无线传感器网络链路质量预测方法,包括如下步骤:S1,采用卡尔曼滤波算法对链路质量参数进行降噪,采用最大最小法对链路质量参数进行标准化处理,并采用模糊C均值聚类算法对链路质量等级进行划分;S2,采用XGBoost算法训练得到链路质量预测模型,通过该预测模型预测下一时刻的链路质量等级。本发明在考虑无线传感器网络链路质量动态变化的情况下,提供了基于XGBoost的无线传感器网络链路质量预测方法,能够有效的预测下一时刻的链路质量,能够提高网络吞吐量,从而提高网络的数据转发效率,并为上层路由协议选择通信链路提供依据,此外,该方法还具有延长网络寿命以及节省节点能量的优点。 | ||
搜索关键词: | 无线传感器网络 链路质量预测 对链 链路 质量参数 模糊C均值聚类算法 卡尔曼滤波算法 数据转发效率 标准化处理 网络吞吐量 最大最小法 节点能量 链路提供 路由协议 算法训练 网络寿命 选择通信 预测模型 质量动态 预测 降噪 上层 网络 | ||
【主权项】:
1.一种无线传感器网络链路质量预测方法,其特征在于,包括如下步骤:/nS1,采用卡尔曼滤波算法对链路质量参数进行降噪,采用最大最小法对链路质量参数进行标准化处理,并采用模糊C均值聚类算法对链路质量等级进行划分;/nS2,采用XGBoost算法训练得到链路质量预测模型,通过该预测模型预测下一时刻的链路质量等级;/n所述步骤S2中,采用XGBoost算法训练得到链路质量预测模型的步骤具体包括:/nS21,输入带标签的训练数据集 n为样本数目,m为特征数目,xi为历史时刻和当前时刻的链路质量信息,yi为下一时刻的链路质量信息;/nS22,定义目标函数,/n /n其中l为损失函数,模型中采用均方误差作为误差函数, 为第i个样本的预测值,yi为第i个样本的真实值,fk包括每棵树的结构和叶子权重, 用于衡量树的复杂度,其包含了树的叶子节点数和L2正则,其中T为树中叶子数目,ω为叶子的权重,γ,λ为权重参数;/nS23,利用损失函数的二阶泰勒展开近似得到损失函数的一阶导数gi和二阶导数hi,/n /n /n其中 为第t-1次迭代的预测值,将目标函数转化为/n /n其中Ij为叶子j的实例集;/nS24,树节点在进行分裂时,计算每个特征的每个分割点对应的增益/n /n其中IL、IR分别为左右叶子结点集合,增益Gain越小表明分裂产生的损失越小;/nS25,通过近似算法中的近似直方图算法确定一组候选分裂点,通过遍历所有的候选分裂点来找到最佳分裂点,在寻找切分点时,对特征值进行聚合统计,然后形成若干个桶,将桶边界上的特征值作为候选切分点;/nS26,计算一棵树的结构分数/n /n通过结构分数找到一颗最优结构树并加入模型中,若不满足停止条件则返回步骤S24迭代;/nS27,预测输出为/n /n其中fm(xi)为每棵树的预测结果, 为回归树空间。/n
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