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摘要:互聯(lián)網(wǎng)+時代，集計算機和通信技術于一體的物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)因其諸多優(yōu)勢而成為研究的熱點。文中以物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)為研究對象，討論如何通過交流協(xié)作機制對系統(tǒng)中異常服務質量(QoS)目標展開尋跡。尋跡過程首先分析傳統(tǒng)計算方法在凈化數(shù)據(jù)中的不足，進而引入交流協(xié)作系數(shù)，并運用數(shù)學方法建立尋跡模型。然后根據(jù)交流協(xié)作思想形成一套算法部署在整個系統(tǒng)中實施異常目標的尋跡計算。由于尋跡算法的交流協(xié)作系數(shù)綜合考慮了系統(tǒng)的全局性，因此在多次測試中均表現(xiàn)出了良好的性能。

關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);通信;應用;計算;優(yōu)勢

引言

互聯(lián)網(wǎng)+時代，隨著信息技術的高度融合［1］，物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)［2］作為集分布式計算技術和通信技術于一體的大型綜合性應用系統(tǒng)廣受業(yè)界關注。尤其是將這樣的系統(tǒng)部署在民生領域中更是一項科技的突破。比如在搶險救災、礦井作業(yè)、海底施救中的成功地尋跡到目標對象實施救援對于生命財產(chǎn)必然是一個巨大的挽回。鑒于物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)部署具備強大的尋跡功能，不少研究針對該系統(tǒng)尋跡算法展開了思考。諸如通過對非測距定位算法中跳數(shù)和跳距參數(shù)進行自動糾錯，進而為異常QoS的目標提供一個較為可靠的數(shù)據(jù)。還有一些研究是在此基礎上思考如何通過循環(huán)迭代計算的方式來優(yōu)化目標尋跡［3］結果。雖然這樣的尋跡算法能夠對可能存在的異常目標方位數(shù)據(jù)進行凈化，但是尋跡過程并非面向全局系統(tǒng)，同時也未能根據(jù)多變環(huán)境中參數(shù)的動態(tài)變化來快速收斂。針對此種情況，本文提出一種交流協(xié)作機制下的計算方法用于實施全局異常目標的尋跡。

1尋跡思想

在物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)中尋跡QoS異常的目標多數(shù)采用粒子群［4］計算方法。根據(jù)該方法的思想，首先假設在N個評估點中第Z個點的方位記作XZ，該點的移動速率記作VZ。該點在算法遍歷過程中體現(xiàn)出來的最優(yōu)方位，即匹配性，記作SLZ。令所有點在整個算法計算過程中所體現(xiàn)出來的最優(yōu)方位記作ALZ。同時，令計算次數(shù)為d，搜索權值為σ，評估點之間協(xié)作交流指數(shù)為J。其中J1用于交流算法對該評估點的最優(yōu)方位值，J2用于協(xié)作算法全局計算的最優(yōu)方位值。該指數(shù)遵循區(qū)間［0，2］分布。所對應的隨機參數(shù)R1和R2遵循區(qū)間［0，1］分布［5］。則通過下列函數(shù)計算來獲取評估點當前參數(shù)值:

2交流協(xié)作尋跡原理

由于尋跡思想下的計算機制只能尋跡局部范圍內異常QoS的方位最優(yōu)值，無法靈活地適應于模糊［6］特征的物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)中目標計算的收斂度。因此提出一種交流協(xié)作機制下的尋跡機制來對不足的方面做出改善。首先假設載有GPS裝置的信標評估點為S(XS，YS)，被尋跡的異常目標u點的方位被評估為U(XU，YU)，S和U間距記作LSU。當匹配度P(XU，YU)收斂［7］到最小時即可尋跡到該異常目標點最可靠的方位。計算過程為:定義與U(XU，YU)間隔LUn最小的信標點方位為n(Xn，Yn)。交流協(xié)作機制下異常目標評估點的橫坐標方位初始化為XU=LUn•R+Xn和YU=LUn•R+Yn。由于需要兼顧評估點在算法尋跡過程中的個體最優(yōu)和全局最優(yōu)，交流協(xié)作尋跡原理對尋跡思想中的搜索權值σ做出改進以增加搜索的適應性［8］。改進方法為:當循環(huán)計算次數(shù)d超過系統(tǒng)允許的最高循環(huán)計算次數(shù)dH時，搜索權值σ=1．35－0.66d/dH;反之，搜索權值σ=0．95+0．1R－0.06eddH。為了增進評估點之間的交流提高協(xié)作的匹配性，需在算法初期增加評估點規(guī)模的類型以便提高尋跡的精度。基于此交流協(xié)作尋跡原理對尋跡思想中的協(xié)作系數(shù)做出改進以增加搜索的適應性。具體表征為:J1=0．6e(dH－d)/dH+1，以及J2=0.1e(dH+d)/dH+1。

3交流協(xié)作尋跡實施

交流協(xié)作尋跡計算思想實施于尋跡的步驟為：首先，由系統(tǒng)中的信標點向全局廣播［9］信息域求出異常目標評估點可能存在的多個評估方位值。再將異常目標評估點的方位進行粒子群隨機［10］初始化。然后通過匹配度P(XU，YU)計算方法計算出每個評估點的自身優(yōu)化方位值和全局優(yōu)化方位值，再從其中篩選出一個最理想的評估方位值。隨后參照式(1)計算方法更新評估點當前參數(shù)值SLz和ALz。最后分析交流協(xié)作尋跡算法執(zhí)行的計算次數(shù)是否超限。如果未超限，繼續(xù)計算匹配度P(XU，YU);如果超限則提交尋跡最終值。

4算法測試

4．1測試模型

開展測試［11］前先對測試模型和相關指標做如下設置:①構建100M×100M面積的區(qū)域作為物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的模擬環(huán)境，并隨機撒布180個普通節(jié)點和20個信標節(jié)點，節(jié)點通信半徑初始化為15米;②為避免實驗測試數(shù)據(jù)偶然性對算法性能的影響，數(shù)據(jù)在400次仿真測試后再收集分析;③設定算法在系統(tǒng)中實施交流協(xié)作尋跡循環(huán)計算的次數(shù)為5次。本次測試將與傳統(tǒng)的尋跡思想展開尋跡偏差的比較。主要通過變化不同類型節(jié)點比例和通信的范圍來驗證交流協(xié)作尋跡精度［12］。

4．2測試分析

圖1所示為待測系統(tǒng)中分別實施傳統(tǒng)尋跡算法和交流協(xié)作尋跡算法后的尋跡偏差走向圖。根據(jù)計算過程可知，當系統(tǒng)中能夠提供的總節(jié)點規(guī)模越大，每平方米內的區(qū)域中被尋跡的異常QoS目標所獲得的信息域越有價值，越能夠提高尋跡的準確性。因此圖1中的兩個曲線走勢均表現(xiàn)出了這樣的特征。兩種算法均隨著總節(jié)點規(guī)模的增加而降低了偏差程度。其中，交流協(xié)作尋跡思想由于能夠優(yōu)化自我方位評估值使得在偏差指標考核中有所優(yōu)勢。圖2所示為兩種算法隨信標規(guī)模的變化表現(xiàn)出來的性能差異情況。根據(jù)尋跡思想描述可知，尋跡精度和信標規(guī)模呈正比。因此隨著信標規(guī)模的增加，兩種算法的尋跡誤差均有所下降。但本文研究的算法由于引入了搜索權值而增加了算法的收斂進程，故偏差表現(xiàn)較傳統(tǒng)的尋跡算法偏差值來的小。圖3描述了節(jié)點在不同的廣播半徑范圍下，兩種算法在尋跡偏差方面的表現(xiàn)。隨著節(jié)點廣播通信范圍的擴大，異常QoS目標對象與信標點之間的數(shù)據(jù)傳輸過程變得復雜，無論是跳段值還是跳數(shù)值均變得動態(tài)多變。隨著廣播通信范圍的進一步擴大，算法所獲得的參數(shù)值趨于劣化，此時尋跡誤差將變得顯著。相對于傳統(tǒng)的尋跡算法，本文研究的算法雖然在偏差指標考察中總體也趨于上升，但交流協(xié)作尋跡算法在計算過程中能夠根據(jù)全局參數(shù)動態(tài)變化實施個體最優(yōu)和全局最優(yōu)［13］策略。因此相對而言偏差值較低。

5結束語

本文結合傳統(tǒng)尋跡算法在物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)中的實用性問題，提出了一種基于交流協(xié)作機制的異常目標尋跡算法。該算法運用數(shù)學方法為尋跡過程建立尋跡模型進而分析異常目標方位值。最后，經(jīng)過模擬驗證了交流協(xié)作機制下的尋跡方法具備一定的可行性。

作者：余庚 董述杰 單位：福建工程學院國脈信息學院互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)貿(mào)學院