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基于门控循环单元的链路质量预测
引用本文:刘琳岚,肖庭忠,舒坚,牛明晓.基于门控循环单元的链路质量预测[J].四川大学学报(工程科学版),2022,54(6):51-58.
作者姓名:刘琳岚  肖庭忠  舒坚  牛明晓
作者单位:南昌航空大学 信息工程学院,南昌航空大学 信息工程学院,南昌航空大学 软件学院
基金项目:国家自然科学(61962037,62062050); 江西省自然科学基金重点项目(20202BABL202039); 江西省研究生创新专项项目(YC2020-S543)
摘    要:链路质量预测可以为上层路由协议选择高质量的无线链路进行通信提供依据。采用手肘法优化的K-means++算法,在此基础上自适应划分链路质量等级;选择RSSI均值、LQI均值以及SNR均值作为链路质量参数;基于Catboost评估链路质量,采用网格搜索法优化CatBoost超参数;使用滑动时间窗口得到链路质量时间序列样本集,使用 GRU提取链路质量的时序信息,将时序信息输入支持向量回归预测得到下一时刻链路质量等级。在室内、走廊以及停车场三个场景下实验表明,与基于小波神经网络、循环神经网络和随机向量函数链等方法构建的链路质量预测模型相比,本文提出的方法有更高的预测准确率。

关 键 词:无线传感器网络    链路质量    门控循环单元    链路质量等级
收稿时间:2021/9/20 0:00:00
修稿时间:2022/4/25 0:00:00

Link Quality Prediction Based on Gate Recurrent Unit
LIU Linlan,XIAO Tingzhong,SHU Jian,NIU Mingxiao.Link Quality Prediction Based on Gate Recurrent Unit[J].Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition),2022,54(6):51-58.
Authors:LIU Linlan  XIAO Tingzhong  SHU Jian  NIU Mingxiao
Affiliation:School of Info. Eng., Nanchang Hangkong Univ., Nanchang 330063, China;School of Software, Nanchang Hangkong Univ., Nanchang 330063, China
Abstract:Link quality prediction can provide a basis for upper-layer routing protocols to select high-quality wireless links for communication. K-means++ algorithm optimized by elbow method is used to divide link quality level; Catboost is used to build link quality evaluation model, and grid search method is used to optimize evaluation model parameters to obtain link quality level; GRU (gate recurrent unit) is used to extract link quality time series information, and the timing information is input to support vector regression to predict the link quality level at the next moment. In the scenarios of indoor, corridor and parking lot, the experimental results show that compared with link quality prediction models based on wavelet neural network, random vector functional link, recurrent neural network and so on, the proposed method has better prediction accuracy.
Keywords:wireless sensor network  link quality prediction  Gated Recurrent Unit  link quality level  
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