1.一种基于最大信息系数的模糊聚类冗余接入点约简方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、在测试环境中放置n个位置已知的AP并标定m个RP;
步骤二、在每个RP处采集来自不同AP的接收信号强度,并基于此构建RSS特征矩阵R;具体包括以下步骤:
1 m
步骤二(一)、对于n个APs发射信号,在RPs处采集RSS序列RSS={rss ,…,rss },其中,j j
rss 表示在第j(j=1,…,m)个RP处采集的来自测试环境中APs的RSS;其中,rss ={rss1j,…,rssnj},rssij表示在第j个RP处接收到的来自第i(i=1,…,n)个AP的RSS,从而可建立接收信号强度集合为:
步骤二(二)、基于接收信号强度集合RSS,分别选取这些RSS数据的RSS均值、RSS方差、RSS最大值、RSS最小值、RSS最值差、RSS中值、最大概率RSS和RSS过均值概率作为标记RPs的信号特征,并将信号特征的数目记为ξ;
步骤二(三)、基于步骤二(二),建立RSS特征集合R={r1,…,rξ},其中,rg=(rg1,…,rgn)表示测试环境中AP的第g(g=1,…,ξ)个RSS特征,rgi(i=1,…,n)表示第i个AP在所有RPs处的第g个RSS特征的均值,即 基于此,建立RSS特征矩阵:步骤三、对R进行归一化处理,获取标准化RSS特征矩阵 具体包括以下步骤:步骤三(一)、对rgi进行标准差变换,令 其中, 表示离线RSS数据的第g个特征均值, 表示第g个RSS特征的标准差;
步骤三(二)、对r′si行极差变换,令 对于r″si,取其对数以缩小RSS特征之间的数量级,即令r″′si=lg(r″si);基于此,可构建标准化RSS特征矩阵其中,r″′si表示第i个AP关于第g个标准化RSS特征的期望;
步骤四、根据标准化RSS特征矩阵 计算Dpq的互信息I(APp,APq);具体包括以下步骤:步骤四(一)、对于测试环境中任意两个APs,记RSSp=(r″′1p,…,r″′ξp)(p=1,…,n),RSSq=(r″′1p,…,r″′ξq)(q=1,…,n),分别表示第p个AP(即APp)和第q个AP(即APq)的标准化RSS特征的期望;
步骤四(二)、将由RSSp和RSSq组成的数据散点集合记为Dpq,Dpq={(r″′gp,r″′gq),p,q=
1,…,n};此时,对于任意尺度f×c下的某一个划分Gf×c,可将Dpq对应的散点图 划分为f×c个区域,其中,f和c分别表示划分的行数和列数;
步骤四(三)、基于步骤四(二),计算关于Dpq的互信息:I(APp,APq)=H(APp)+H(APq)‑H(APp,APq)其中,
p(r″′gp)和p(r″′gq)分别表示RSSp和RSSq的边缘概率密度,p(r″′gp,r″′gq)表示RSSp和RSSq的联合概率密度;
步骤四(三)、对于p(r″′gp,r″′gq),根据划分Gf×c下的Dpq,基于二维直方图估计可得:其中,Ωh为Gf×c下的第h个区域且 card(Ωh)表示位于Ωh内的散点数量,area(Ωh)表示区域Ωh的面积;
步骤四(四)、对于p(r″′gp),记 对区间进行τ(=ΔP/t)等间隔划分,其中,τ表示间隔数;此时,令为第η个间隔,则通过一维直方图估计方法可得:
其中,card(Δη)表示集合{(r″′1p,…,r″′ξp)}中位于Δη内的元素个数;
步骤五、根据Dpq的互信息I(APp,APq),计算APp和APq的最大信息系数mpq;具体包括以下步骤:
步骤五(一)、遍历在当前尺度(即f×c)下的所有划分并计算相应的关于Dpq的互信息,将所得互信息的最大值定义为尺度f×c下关于Dpq的互信息If×c(APp,APq)=maxI(APp,APq);
步骤五(二)、为了比较不同尺度下互信息的差异,将If×c(APp,APq)进行归一化处理以得到:
mf×c=If×c(APp,APq)/log2min{f,c}基于此,构建关于Dpq的互信息特征矩阵M(APp,APq)=(mf×c);
步骤五(三)、基于步骤五(二),定义M(APp,APq)中最大元素值为APp和APq的最大信息系
0.6
数,表示为 其中,B(m)=m ;此时,mpq值越大,表明APp和APq的相关程度越高,从而在用于目标位置估计时的相互替代性越高;
步骤六、根据APp和APq的最大信息系数mpq,遍历所有APs可得关于AP相关性的最大信息系数矩阵,定义该矩阵为关于AP相关性的模糊相似矩阵,记为M:其中,mpq表示APp和APq对应的最大信息系数;
*
步骤七、根据关于AP相关性的模糊相似矩阵M,获取关于AP相关性的模糊等价矩阵M并利用模糊聚类获取相关AP集合C1,…,CK;具体包括以下步骤:步骤七(一)、根据模糊相似矩阵的等价理论,从M出发,依次计算其二次方,即:其中,符号 表示扎德合成运算,则可得:l
当首次出现 时,定义M为关于AP相关性的模糊相似矩阵M对应的模糊等价*
矩阵,记为M, 表示为:
*
步骤七(二)、基于步骤七(一),计算M的ω‑截矩阵,记为其中,
步骤七(三)、基于步骤七(二),通过模糊聚类可得到测试环境中不同APs关于相关性的集合C1,…,CK,其中,Ck(k=1,…,K)表示第k个具有相关性的AP的集合;
步骤八、基于步骤七,从不同的相关AP集合中随机选择一个AP即可构建非冗余的AP集合Cnun‑redundant,并将集合Cnun‑redundant中的APs用于在线阶段的目标位置估计。