RFID不確定資料流的測量

2022-10-18 00:45:05 字數 4671 閱讀 5679

定義2.1 集合s =(x,a)表示乙個資料流,物件x是非空有限集合,a是該非空有限集合的屬性,任意屬性a∈a,a:x->va是乙個map集,其中va是a集合相應的值。

對於乙個給定的資料流s=(x,a),如果任意屬性a∈a,va不包含空值null,那麼s就是乙個完整的資料流。

定義2.2 rfid資料流是由多個完整的資料流s組成,在滑動視窗中,s部分等價於在關係資料模型中的目錄,元組x∈ s由多個屬性值組成。

讓表示乙個 rfid標籤i在視窗中的觀察概率,如果在視窗ni中,標籤的數量滿足不等式那麼它就能保證標籤i在視窗ni中能以乙個比[8]中更高的概率被閱讀 .

定義2.3 粒子過濾器根據測量值和控制值,使用乙個加權點集,近似後驗概率分布。根據rfid資料流的應用背景,我們使用下面多重雜訊(multiply noise)的非線性模型 [9]:

其中yt是測量值

vt和ut是白雜訊,均值為0,方差為q、r;

rfid不確定資料的完整資料流,可以細分為元組水平的不確定性和屬性級別不確定性。元組級不確定性描述的是元組的存在與否,屬性級別的不確定性不涉及整個元組的不確定性。既然返回查詢結果是以資料流的形式,有相同的資料但其查詢結果中有不同的概率值,導致重複計算。

因此,不確定元組的屬性必須考慮,以增加相應的屬性權重,得到每個元組的值集優化矩陣,然後根據集值優化矩陣,為元組得出最優選擇。

定義3.1 有兩個不確定變數和其中和分別為下限和上限, 代表兩個不確定變數的長度;我們可以得到

定義3.2 b1到b2的距離為:

定義3.3 不確定元組有相同的資料,但每δt秒從滑動視窗中得到不同的抽樣概率值,元組的屬性集為對於乙個元組x ∈x,根據屬性aj,測量得到不確定資料流的權值優化矩陣,為屬性權重向量,其中

同時,對於權值優化矩陣,我們選擇熵不確定性測量值。小熵意味著變數的更多的確定性,即當熵非常小時,我們可以把這個變數看成是確定的,把乙個有最高返回概率的值看做是不確定變數。有n個不同可能概率的不確定調整值wi的熵可以表示為:

t(bi)是b的bi概率質量函式,值為bi。根據熵的定義,可能值的數量對於變數b的熵是敏感的。例如,有10個相同概率值的變數的熵將大於有3個相同概率值的變數的熵。

為了減少這種影響, 使用n可能值的最大熵,來標準化有n個可能值的變數。

定理1:對於互補判斷矩陣p,一定存在對應的最佳元組。

證明: 通過調整偏差變數的大小,滿足互補判斷矩陣p的相關約束的權值將可以得到,將能夠得到相關的約束,互補判斷矩陣p可行的區域是非空的,所以必須有最佳元組對應互補判斷矩陣p。

為了滿足不確定性rfid資料流的**測量,在本文中,我們改進粒子過濾演算法,並提出了一種新的不確定rfid資料流優化演算法。該演算法被命名為最優估計粒子過濾器(oepf),描述如下:

步驟1 獲取測量值。使用來自文獻[5]的適應度函式來初始化粒子,設計適當的滑動視窗大小。輸入平均概率和置信概率標籤。輸出相應的視窗大小f。

步驟2 在δt時,樣本l粒子的重要性密度函式,表示,設定初始權值為每個樣本重要性密度函式選擇轉換先驗概率

步驟4 更新每個粒子的速度和位置,利用文獻

[7]中pso演算法,使粒子接近真正的狀態。設定閾值然後確定方差是否小於閾值如果方差不低於閾值,然後轉到步驟6中,否則繼續。

第五步通過比較粒子的個體極值,使用pso演算法來更新粒子速度和位置,擺脫次級位置,跳出區域性最優,和驅動粒子向全域性最優位置靠近。

第6步粒子的權值的標準化:

第7步重取樣:當,

,重取樣原始粒子得到在權值上相等粒子

步驟8 選擇m粒子其具有相同的資料,但是不同的概率值,根據n性質,得到不確定權值優化矩陣r。

第9步使用(6)中的規範化處理,計算出最優加權向量wj屬性,並得到每個粒子的綜合屬性值。

第10步使用(4)中的可能度對不確定變數進行對比配對,並構建互補判斷矩陣p。

第11步根據互補判斷矩陣p的性質,構造乙個簡單的公式:

在矩陣p中獲取向量序列,然後根據粒子的大小進行排序、擇優。

第12步粒子狀態估計:粒子方差估計:

第13步如果t時刻是最後時刻的物件,就結束演算法。否則,設定t = t +1,並返回步驟1,在接下來的遞迴估計物件在下乙個時間δt的狀態的後驗概率。

pso演算法的實質是利用自己的資訊,個別極端值和全域性極值資訊,以指導下一迭代中粒子的位置。優化後,在權值更新前,粒子的設定趨勢更加朝著高概率區域,能夠解決顆粒貧乏問題。同時,粒子數是自適應以改善粒子退化(degradation phenomenon)現象。

步驟8至11在滑動視窗進行取樣,選擇最佳的元組利用互補判斷矩陣,以進一步減少顆粒的數量,從而提高了該演算法的效率,以滿足實時rfid資料流的要求。

本文提出的oeps可以應用於定位和跟蹤移動的人或物件,在抗電磁干擾的辦公環境下。我們隨機設定20個rfid標籤分布在8* 8平方公尺的實驗室,將可以表示位置資訊的rfid資料樣本作為粒子。學生被要求拿著標籤,並且在20個閱讀器可識別的範圍內,做隨機不規則的運動,三個不同的實驗環境。

取樣間隔為0.4秒,閱讀器的閱讀速度是0.5 - 1,計算機系統是:

cpu:英特爾酷睿2 tm(2.9 ghz)/ 4 gb記憶體。

每個rfid樣例是乙個粒子,其屬性包括敏感資訊,如高度、速度和位置。

其模型來自步驟1、2。(2)被用來測試我們的演算法。滑動視窗使用60時間步δt = 1,2,3 … 60。為了驗證演算法的有效性,我們比較了文獻[7]的演算法psopf。

白雜訊的方差q和r,在步驟1、2的定義中被給出。

兩種演算法之間的過濾效能進行比較。如表1、表2所示,在相同的雜訊環境下, 與psopf演算法進行比較,我們的演算法具有最大數量的有效樣本,更高效率增加粒子的多樣性和抑制退化。psopf演算法的估計精度小於我們的演算法,甚至其粒子的數量增加到800。

而psopf演算法估計的時間成本更高,表明在相同精度要求下,提議的演算法提高了該演算法的效率。與此同時,在增加雜訊的情況下,我們的演算法有最好的抗雜訊效能,抑制粒子退化。甚至在增加噪音的情況下, 可以維護演算法估計的準確性和增加粒子多樣性。

近年來,作為乙個新興的過濾演算法,粒子過濾獲得了很多的關注。雖然它需要有最大權值的粒子表示系統是最有可能的狀態,它將增加粒子的數量。考慮到rfid資料流的特性,仍有一些缺點在實踐中需要解決。

在這篇文章中,我們採用熵方法關注最優權重,並利用可能度矩陣選擇最好的粒子。與現有演算法相比,我們的演算法可以更好的確認粒子資訊,與此同時,排除粒子具有低權值和提高演算法效率。實驗結果表明,我們的方法

會得到更精確的資料,具有良好的效率,非常適合rfid移動物體位置估計。

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