本發(fā)明涉及無線通信距離估計和定位技術。
背景技術：
實際無線通信環(huán)境中，由于噪聲、環(huán)境和測量誤差等不良因素的影響，引起通信距離估計具有較大的誤差，導致基于rssi-svm的通信距離估計結果具有很強的不確定性，給通信距離估計精度提高的途徑和方法，以及通信距離值在后續(xù)應用處理方法提出了挑戰(zhàn)。本發(fā)明針對上述問題，對基于rssi-svm通信距離估計過程中rssi的不確定性進行分析，并評估其引起通信距離估計結果的不確定性大小，為改善距離估計精度方法提供指導。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是為了有效解決通信距離估計過程中的不確定性綜合問題，提供一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法。
本發(fā)明所述的一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法包括以下步驟：
步驟一、系統中有2個無線傳感器節(jié)點，分別是無線通信發(fā)送節(jié)點和無線通信接收節(jié)點，它們都具有cc2530無線射頻收發(fā)器，可以測量無線通信時的到達信號強度(receivedsignalstrengthindicator，rssi)值；
步驟二、在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的通信范圍內，系統設定發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間距離分別為{d1,d2,d3,…,di,…,di}，其中i為正整數，表示距離值的序號，且1≤i≤i，i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50；
步驟三、系統判斷i的值是否大于i，若是，則執(zhí)行步驟六，否則執(zhí)行步驟四；
步驟四、發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間距離為di時，發(fā)送節(jié)點通過其無線射頻收發(fā)器向無線接收節(jié)點發(fā)送距離估計請求數據包，無線接收節(jié)點收到請求數據包的同時，通過測量獲得無線信號強度值rssiij，其中j為正整數，表示距離值為di時第j組rssi測量值，且1≤j≤j，j的值初始化為1，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150，并執(zhí)行步驟五；
步驟五、發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點重復執(zhí)行步驟四j-1次，并且在每次重復測量時j的值自動累加增1，獲得對應的無線信號強度值rssiij，重復j-1次測量后獲得j組rssi測量值{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}，i＝i+1，并執(zhí)行步驟三；
步驟六、通過對測量結果整理，獲得距離序列{d1,d2,d3,…,di,…,di}，以及它們對應rssi的測量值序列{{rssi11,rssi12,rssi13,…,rssi1j,…,rssi1j}，{rssi21,rssi22,rssi23,…,rssi2j,…,rssi2j},{rssi31,rssi32,rssi33,…,rssi3j,…,rssi3j},…,{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}，…,{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}}，其中i為正整數，且1≤i≤i，i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50，j為正整數，且1≤j≤j，j的值初始化為1，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150；
步驟七、系統判斷i的值是否大于i，若是，則執(zhí)行步驟九，否則執(zhí)行步驟八；
步驟八、系統根據步驟六中的距離序列di和rssi測量值序列{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}作為訓練數據集對支持向量機(supportvectormachine，svm)進行訓練，設定svm的核函數為徑向基函數，其中i為正整數，且1≤i≤i，i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50，j為正整數，且1≤j≤j，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150，i＝i+1，執(zhí)行步驟七；
步驟九、訓練結束后，得到基于svm的距離估計模型，如公式(1)所示：
d＝f(rssi)(1)
步驟十、實際距離估計階段，在發(fā)送節(jié)點到接收節(jié)點通信范圍內的任意通信距離d時，測量兩者通信時的信號強度k次，得到rssi值{rssi1,rssi2,rssi3,…,rssik,…,rssik}，其中k為正整數，且1≤k≤k，k為用戶設定的正整數，且10≤k≤50，本專利中，k取值為50，對其進行統計計算，得到其統計均值為rssi_u和統計標準差rssi_σ，如公式(2)和公式(3)所示：
步驟十一、將步驟十中的rssi值{rssi1,rssi2,rssi3,…,rssik,…,rssik}分別輸入到距離估計svm模型f(*)中，獲得對應的距離估計值{d1,d2,d3,…,dk,…,dk}，并對其進行統計計算，如公式(4)和公式(5)所示，得到通信距離d估計結果d_u，以及通信距離d估計結果的標準差d_σ，其中統計均值d_u作為距離估計結果，統計標準差d_σ作為距離估計結果的不確定性信息，為后續(xù)的定位計算提供重要的先驗知識；
步驟十二、無線發(fā)送節(jié)點判斷距離估計任務是否完成，若是，則停止距離估計及其不確定性分析，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟十到步驟十二。
附圖說明
圖1為一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法的流程圖。
具體實施方式
具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法包括以下步驟：
步驟一、系統中有2個無線傳感器節(jié)點，分別是無線通信發(fā)送節(jié)點和無線通信接收節(jié)點，它們都具有cc2530無線射頻收發(fā)器，可以測量無線通信時的到達信號強度(receivedsignalstrengthindicator，rssi)值；
步驟二、在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點的通信范圍內，系統設定發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間距離分別為{d1,d2,d3,…,di,…,di}，其中i為正整數，表示距離值的序號，且1≤i≤i,i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50；
步驟三、系統判斷i的值是否大于i，若是，則執(zhí)行步驟六，否則執(zhí)行步驟四；
步驟四、發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間距離為di時，發(fā)送節(jié)點通過其無線射頻收發(fā)器向無線接收節(jié)點發(fā)送距離估計請求數據包，無線接收節(jié)點收到請求數據包的同時，通過測量獲得無線信號強度值rssiij，其中j為正整數，表示距離值為di時第j組rssi測量值，且1≤j≤j，j的值初始化為1，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150，并執(zhí)行步驟五；
步驟五、發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點重復執(zhí)行步驟四j-1次，并且在每次重復測量時j的值自動累加增1，獲得對應的無線信號強度值rssiij，重復j-1次測量后獲得j組rssi測量值{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}，i＝i+1，并執(zhí)行步驟三；
步驟六、通過對測量結果整理，獲得距離序列{d1,d2,d3,…,di,…,di}，以及它們對應rssi的測量值序列{{rssi11,rssi12,rssi13,…,rssi1j,…,rssi1j}，{rssi21,rssi22,rssi23,…,rssi2j,…,rssi2j},{rssi31,rssi32,rssi33,…,rssi3j,…,rssi3j},…,{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}，…,{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}}，其中i為正整數，且1≤i≤i，i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50，j為正整數，且1≤j≤j，j的值初始化為1，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150；
步驟七、系統判斷i的值是否大于i，若是，則執(zhí)行步驟九，否則執(zhí)行步驟八；
步驟八、系統根據步驟六中的距離序列di和rssi測量值序列{rssii1,rssii2,rssii3,…,rssiij,…,rssiij}作為訓練數據集對支持向量機(supportvectormachine，svm)進行訓練，設定svm的核函數為徑向基函數，其中i為正整數，且1≤i≤i，i為用戶設定的正整數，且10≤i≤50，j為正整數，且1≤j≤j，j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150，i＝i+1，執(zhí)行步驟七；
步驟九、訓練結束后，得到基于svm的距離估計模型，如公式(1)所示：
d＝f(rssi)(1)
步驟十、實際距離估計階段，在發(fā)送節(jié)點到接收節(jié)點通信范圍內的任意通信距離d時，測量兩者通信時的信號強度k次，得到rssi值{rssi1,rssi2,rssi3,…,rssik,…,rssik}，其中k為正整數，且1≤k≤k，k為用戶設定的正整數，且10≤k≤50，本專利中，k取值為50，對其進行統計計算，得到其統計均值為rssi_u和統計標準差rssi_σ，如公式(2)和公式(3)所示：
步驟十一、將步驟十中的rssi值{rssi1,rssi2,rssi3,…,rssik,…,rssik}分別輸入到距離估計svm模型f(*)中，獲得對應的距離估計值{d1,d2,d3,…,dk,…,dk}，并對其進行統計計算，如公式(4)和公式(5)所示，得到通信距離d估計結果d_u，以及通信距離d估計結果的標準差d_σ，其中統計均值d_u作為距離估計結果，統計標準差d_σ作為距離估計結果的不確定性信息，為后續(xù)的定位計算提供重要的先驗知識；
步驟十二、無線發(fā)送節(jié)點判斷距離估計任務是否完成，若是，則停止距離估計及其不確定性分析，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟十到步驟十二。
具體實施方案二，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法作進一步說明，本實施方式中，步驟二中i為正整數，表示距離值的序號，i為用戶設定的正整數，本發(fā)明中設定i的初始值為1，i取值為20。
具體實施方案三，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法作進一步說明，本實施方式中，步驟四中j為用戶設定的正整數，且50≤j≤150，本發(fā)明中設定j的值為100。
具體實施方案四，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種基于rssi-svm通信距離估計的不確定性分析方法作進一步說明，本實施方式中，采用重復采樣的方法，獲得通信距離估計過程中rssi的不確定性對距離估計結果的影響，為后續(xù)應用處理方法，例如定位計算提供參考。