一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法。以包接收率作为评估模型的稳定性标准，信噪比作为评估模型的敏捷性标准，构建链路质量评估模型的评价指标体系。在不同的链路状态下，分别对评估模型进行评价，计算每个链路状态对评估模型性能的影响程度。评估每个评价指标对链路质量评估模型性能的影响程度，计算各个指标的权重大小。将链路质量评估模型的优选问题转化为多属性群决策问题，采用正负理想解法融合多个评价指标，并对链路质量评估模型的性能量化和优选。本发明专利技术建立了链路质量评估模型的评价指标体系，采用多属性群决策理论对链路质量评估模型的性能进行量化，并依据量化结果对评估模型排序优选。

A method for evaluating link quality evaluation model based on multi-attribute group decision making theory

The invention discloses a method for evaluating link quality evaluation model by adopting multi-attribute group decision making theory. Taking packet acceptance rate as the stability standard of the evaluation model, the signal-to-noise ratio is used as the agility standard of the evaluation model, and the evaluation index system of the link quality evaluation model is constructed. In different link states, the evaluation model is evaluated respectively, and the influence degree of each link state on the performance of the evaluation model is calculated. The impact of each evaluation index on the performance of link quality evaluation model is evaluated, and the weight of each index is calculated. The optimization problem of link quality evaluation model is transformed into multi attribute group decision making problem, and multiple evaluation indexes are fused by using positive and negative ideal solution, and the performance evaluation and optimization of link quality evaluation model is also conducted. The evaluation index system of link quality evaluation model is established, and the performance of link quality evaluation model is quantified by multi-attribute group decision making theory, and the ranking of evaluation model is optimized according to quantitative results.

【技术实现步骤摘要】
一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法
本专利技术涉及无线网络链路质量评估领域，具体涉及一种采用多属性群决策理论评价无线传感器网络链路质量评估模型的方法。
技术介绍
无线传感器网络是由部署在监控区域内大量的廉价传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织网络系统。在环境监测、智能家居、智能物流等领域具有广阔的应用前景。无线传感器网络中的节点通常是一个带有感知能力的微型嵌入式系统，其计算能力、存储能力、通信能力较弱，且要求具有尽可能长的工作时间。传感器节点一般通过无线射频进行通信，所处的环境复杂多变且存在随机的干扰信号，导致节点之间的链路是不可靠的，在数据传输时会出现丢包现象。上层路由协议会依据由链路质量评估模型计算得到的链路质量选择较好的链路进行数据传输，不同的链路质量评估模型对链路状态发生变化的稳定性和敏捷性不同，导致节点进行不同次数的数据包重传和路由选择，对节点造成的能量消耗也不同。采用合理的无线传感器网络链路质量评估模型的性能评价方法，可以选择有效的链路质量评估模型，对获取可靠的链路状态，延长网络的使用寿命，提高应用系统的稳定性显得十分必要。
技术实现思路
为解决上述无线传感器网络中链路质量评估模型优选的问题，本专利技术提供了一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法。即以稳定性和敏捷性作为评价指标，采用正负理想解法融合链路质量评估模型的评价指标，并利用理想贴近程度对综合性链路质量评估模型进行排序。本专利技术的思路是，根据无线传感器网络对链路质量评估模型的要求，将稳定性和敏捷性作为链路质量评估模型评价指标，其中稳定性反映评估模型对链路状态发生变化的迟钝型水平，敏捷性反映评估模型对链路状态发生变化的及时性水平。以PRR作为评估模型的稳定性标准，以SNR作为评估模型敏捷性标准，分别计算相同周期内与评估结果的均方差作为评价指标值；由于不同链路状态下的链路质量评估模型的性能具有差异性，收集多个链路状态下的链路质量参数，获取各状态下的决策矩阵，通过加权和方法融合为最终的决策矩阵；为了避免主观因素对评价结果的干扰，采用熵权法计算评价指标的权重，建立带权重的决策矩阵，采用正负理想解的方法融合多个评价指标的信息，并对链路质量评估模型进行排序优选。本专利技术的目的是这样来实现的。一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法，其特征在于：链路质量评估模型评价指标体系的建立，采用熵权法和正负理想解法对综合性链路质量评估模型性能进行量化，并依据量化结果对评估模型排序优选，包括如下步骤：(1)链路质量评估模型评价指标体系的建立，具体步骤如下：a汇聚节点接收由发送节点发送的数据包，记录接收到的链路质量基本参数的时间序列数据，包括：包接收率(PRR，PacketReceptionRatio)、信噪比(SNR，SignalNoiseRatio)、链路质量指示(LQI，LinkQualityIndicator)和接收信号强度指示(RSSI，ReceivedSignalStrengthIndicator)，并进行标准化处理；b计算每个综合性链路质量评估模型对应的链路质量，并进行标准化处理；c采用计算评估模型的稳定性；其中：LQE是标准化处理后的链路质量，Di(PRR)是第i个周期的PRR方差，Di(LQE)是第i个周期的LQE方差；d采用计算评估模型的敏捷性；其中：LQE是标准化处理后的链路质量，Di(SNR)是第i个周期的SNR方差，Di(LQE)是第i个周期的LQE方差；f记录T个链路状态下各评估模型的稳定性和敏捷性，并采用加权和的方法对多个链路状态下的决策矩阵进行融合；(2)采用熵权法对评价指标的权重进行计算，具体步骤如下：a对同一评价指标下的属性值分别进行归一化处理，建立标准化决策矩阵D；b根据标准化决策矩阵，计算评价指标j的熵，其中，m表示待评价的链路质量评估模型的个数；k的计算方式为k＝1/lnm；dij是评估模型i对评价指标j的归一化后的属性值；c根据所有评价指标的熵，计算每个评价指标对应的权重，n表示评价指标的个数；(3)采用正负理想解法对评估模型的性能进行排序优选，具体步骤如下：a利用标准化决策矩阵D的每一列与其对应的权重ωj相乘，获取加权标准化决策矩阵V；b确定正理想解和负理想解并计算链路质量评估模型i的评价向量与正负理想点在n维空间中的Euclid距离和n表示评价指标的个数；c计算链路质量评估模型i与理想解相对接近程度以相对贴近程度为依据优选链路质量评估模型。步骤1)中的c)中，在构建稳定性评价指标时，采用N个周期内PRR的方差值与评估结果的方差值的均方差。步骤1)中的d)中，在构建敏捷性评价指标时，采用N个周期内SNR的方差值与评估结果的方差值的均方差。N的数量控制在10-20之间，一个周期内的数据包数量控制在30-50之间。步骤1)中的e)中，T的数量控制在4-6之间。本专利技术的优点是：本专利技术建立了链路质量评估模型的评价指标体系，采用多属性群决策理论对链路质量评估模型的性能进行量化，并依据量化结果对评估模型排序优选。附图说明图1和图2为不同传输功率下各链路质量评估模型与PRR的方差对比图。图3和图4为不同距离下各链路质量评估模型与SNR的方差对比图。图5至图10为各链路质量参数和链路质量评估模型对同一链路的评估效果图。具体实施方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实例进行详细的描述。本优选实例选取的链路评估模型有Triangle评估模型、FLQE评估模型和FourBit评估模型三种，记为A＝{a1,a2,a3}。将链路质量评估模型的评价指标稳定性和敏捷性作为链路质量的属性集，记为C＝{c1,c2}。选取六个链路状态对链路指令评估模型进行评价，记为T＝{t1,t2,t3,t4,t5,t6}。1)链路质量评估模型评价指标体系的建立，具体步骤如下：a)汇聚节点接收由发送节点发送的数据包，并记录接收到的链路质量基本参数的时间序列数据，包括PRR、SNR、LQI和RSSI，并进行标准化处理；b)利用FourBit、Triangle、FLQE三个链路质量评估模型分别计算不同距离下的链路质量；c)对每个链路质量评估模型下的链路质量进行标准化处理；d)采用10个周期内包接收率PRR的方差值与评估结果的方差值的均方差，作为评估模型的稳定性指标，每个周期的数据包数量为30；e)采用10个周期内信噪比SNR的方差值与评估结果的方差值的均方差，作为评估模型的敏捷性指标每个周期的数据包数量为30；得到多属性群决策矩阵如表1所示；表1多属性群决策矩阵f)考虑到该场景中每一个链路状态出现的概率相同，对每一个链路状态选择赋予相同的权重，即η(t1)＝η(t2)＝η(t3)＝η(t4)＝η(t5)＝η(t6)＝1/6；通过加权和的方法将多个状态下的决策矩阵融合为多属性决策矩阵；2)采用熵权法对评价指标的权重进行计算，具体步骤如下：a)对所有评价指标下的属性值分别进行归一化处理，建立归一化决策矩阵D；b)利用权利要求书1中的熵权法计算得到的评价指标权重分别为：ω1＝0.454891919556和ω2＝0.54510808444；3)采用正负理想解法对评估模型的综合性能进行排序优选，具体步骤如下：a)利用标准化决策矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法，其特征在于：链路质量评估模型评价指标体系的建立，采用熵权法和正负理想解法对综合性链路质量评估模型性能进行量化，并依据量化结果对评估模型排序优选，包括如下步骤：1)链路质量评估模型评价指标体系的建立，具体步骤如下：a)汇聚节点接收由发送节点发送的数据包，记录接收到的链路质量基本参数的时间序列数据，包括：包接收率PRR、信噪比SNR、链路质量指示LQI和接收信号强度指示RSSI，并进行标准化处理；b)计算每个综合性链路质量评估模型对应的链路质量，并进行标准化处理；c)采用

【技术特征摘要】
1.一种采用多属性群决策理论评价链路质量评估模型的方法，其特征在于：链路质量评估模型评价指标体系的建立，采用熵权法和正负理想解法对综合性链路质量评估模型性能进行量化，并依据量化结果对评估模型排序优选，包括如下步骤：1)链路质量评估模型评价指标体系的建立，具体步骤如下：a)汇聚节点接收由发送节点发送的数据包，记录接收到的链路质量基本参数的时间序列数据，包括：包接收率PRR、信噪比SNR、链路质量指示LQI和接收信号强度指示RSSI，并进行标准化处理；b)计算每个综合性链路质量评估模型对应的链路质量，并进行标准化处理；c)采用计算评估模型的稳定性；其中：LQE是标准化处理后的链路质量，Di(PRR)是第i个周期的PRR方差，Di(LQE)是第i个周期的LQE方差；d)采用计算评估模型的敏捷性；其中：LQE是标准化处理后的链路质量，Di(SNR)是第i个周期的SNR方差，Di(LQE)是第i个周期的LQE方差；e)记录T个链路状态下各评估模型的稳定性和敏捷性，并采用加权和的方法对多个链路状态下的决策矩阵进行融合；2)采用熵权法对评价指标的权重进行计算，具体步骤如下：a)对同一评价指标下的属性值分别进行归一化处理，建立标准化决策矩阵D；b)根据标准化决策矩阵，计算评价指标j的熵，其中，m表示待评价的链路质量评估模型的个数；k的计算方式为k＝1/lnm；di...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒坚，贾晨浩，张岩，刘琳岚，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36