論船舶通信網(wǎng)絡(luò)異常數(shù)據(jù)定位技術(shù)范文

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摘要:普通船舶異常數(shù)據(jù)定位算法，存在數(shù)據(jù)位置定位不夠準(zhǔn)確、定位時間較長等弊端。為有效解決上述問題，設(shè)計基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的船舶數(shù)據(jù)定位算法。通過船舶異常信號的稀疏化處理、通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)，完成通信網(wǎng)絡(luò)異常分析。通過船舶數(shù)據(jù)關(guān)鍵字查詢、GNP網(wǎng)絡(luò)定位格局的搭建、定位最短路徑選擇，完成基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析船舶數(shù)據(jù)定位算法的搭建。設(shè)計對比實驗結(jié)果表明，新型算法與傳統(tǒng)算法相比，可以快速、準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)所處位置。

關(guān)鍵詞：船舶通信；網(wǎng)絡(luò)異常；數(shù)據(jù)定位；稀疏化；網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)；關(guān)鍵字；定位格局；最短路徑

0引言

普通船舶異常數(shù)據(jù)定位算法，利用無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成船舶異常信息數(shù)據(jù)的定量采集，且要求待采集數(shù)據(jù)的信號損率，至少達(dá)到原始通信帶寬的2倍以上，才能保證定量采集結(jié)果的真實性。這種方法最大程度上，限制了信號的精確度，保證定量采集樣本的真實性。完成船舶異常信息數(shù)據(jù)的定量采集后，根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)，會在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生不同長短時間延遲的原理，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行位置排序，進(jìn)而確定異常船舶數(shù)據(jù)的真實位置，完成數(shù)據(jù)定位處理[1]。但因大量數(shù)學(xué)計算公式的利用，常導(dǎo)致傳統(tǒng)定位算法數(shù)據(jù)位置定位準(zhǔn)確性不高、定位時間較長等現(xiàn)象的發(fā)生。為避免上述情況的出現(xiàn)，通過表示船舶異常信號稀疏化的方式，完成船舶通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)，進(jìn)而完成通信網(wǎng)絡(luò)的異常分析，在此基礎(chǔ)上，利用GNP原理搭建網(wǎng)絡(luò)定位格局，完成基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析船舶數(shù)據(jù)定位算法的搭建。實驗數(shù)據(jù)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)算法相比，新型船舶數(shù)據(jù)定位算法的各項屬性，均得到一定程度的提升。

1通信網(wǎng)絡(luò)異常分析

通信網(wǎng)絡(luò)的異常分析，由船舶異常信號的稀疏化表示、通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)2部分組成。

1.1船舶異常信號的稀疏化表示

船舶異常信號的稀疏化表示，是完成通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的前提條件，直觀上來說，船舶異常信號的稀疏性，指的是所有船舶信號中，只有少數(shù)的異常元素保持非零狀態(tài)，其余大多數(shù)元素都始終維持零值。

1.2通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)

通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)，是完成通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的核心。在船舶異常信號稀疏化處理的基礎(chǔ)上，通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)方法，可分為凸優(yōu)化方法、貪婪化方法、組合方法3種[2]。其中凸優(yōu)化方法，通過增加約束條件的方式，獲得船舶異常信號的最稀疏解，也可以利用數(shù)據(jù)的極小化原理，來完成船舶通信網(wǎng)絡(luò)的逼近處理。貪婪化方法，在每一次迭代選擇船舶異常信號的過程中，都利用信號的匹配追蹤原理，完成通信網(wǎng)絡(luò)的逼近處理。組合方法，可對船舶異常信號進(jìn)行結(jié)構(gòu)化采樣，再根據(jù)模塊形式的不同，組合多種船舶通信網(wǎng)絡(luò)處理方式。

2基于通信網(wǎng)絡(luò)異常的船舶數(shù)據(jù)定位算法設(shè)計

上述過程，完成通信網(wǎng)絡(luò)的異常分析。在此基礎(chǔ)上，按照如下步驟，完成新型船舶數(shù)據(jù)定位算法的搭建。

2.1船舶數(shù)據(jù)關(guān)鍵字查詢

船舶數(shù)據(jù)關(guān)鍵字查詢，是在通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的基礎(chǔ)上，為了保留船舶節(jié)點的定位信息，對特定位置數(shù)據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行的支持查詢操作。通常情況下，船舶關(guān)鍵字節(jié)點，只能保留與自身后繼節(jié)點相關(guān)的定位信息，這也意味著數(shù)據(jù)的定位操作，不得不按照一定的定位時需進(jìn)行，這也直接導(dǎo)致傳統(tǒng)定位算法定位時間過長現(xiàn)象的發(fā)生[3]。為了解決此問題，在Chord查詢表格中，為每一個船舶數(shù)據(jù)節(jié)點，都保留一個finger表，且在每個finger表中，都可以實現(xiàn)定位數(shù)據(jù)的快速查詢，進(jìn)而降低算法的定位時長。

2.2GNP網(wǎng)絡(luò)定位格局的搭建

GNP網(wǎng)絡(luò)定位格局，也叫全局網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，是根據(jù)固定的網(wǎng)絡(luò)格局，將船舶定位數(shù)據(jù)分割成一個幾何模型，并把處于網(wǎng)絡(luò)中的每個異常數(shù)據(jù)節(jié)點，作為幾何模型中的一個基本點，任意2個異常數(shù)據(jù)節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)距離，都是通過幾何空間中2個基本點間距離確定的。

2.3定位船舶數(shù)據(jù)的最短路徑選擇

基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的船舶數(shù)據(jù)定位算法，通過篩選Chord查詢表格中，船舶數(shù)據(jù)的ID排列順序，完成定位船舶數(shù)據(jù)的最短路徑選擇[4]。當(dāng)一個船舶數(shù)據(jù)的定位過程完成后，在該數(shù)據(jù)后的所有數(shù)據(jù)，都可以把初始查詢節(jié)點到目標(biāo)查詢節(jié)點間的路徑，作為定位轉(zhuǎn)換路由跳點。

3實驗結(jié)果與分析

為驗證該新型算法的實用性價值，以新型算法作為實驗組，以普通算法作為對照組，設(shè)計對比實驗。

3.1數(shù)據(jù)位置定位準(zhǔn)確性對比

數(shù)據(jù)位置的定位準(zhǔn)確性，與LCQ指標(biāo)保持反比關(guān)系，隨著LCQ指標(biāo)的升高，數(shù)據(jù)位置的定位準(zhǔn)確性不斷下降，反之上升。

3.2定位時間對比

定位相同數(shù)量船舶數(shù)據(jù)所用的時間對比情況。分析圖4可知，隨著船舶數(shù)據(jù)的不斷增加，實驗組定位時間先增加再減少，最大值僅為12.94s；對照組定位時間，隨著船舶數(shù)據(jù)的增加，也不斷增加，最大值為30.16s。所以，可證明利用基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的船舶數(shù)據(jù)定位算法，能夠節(jié)省一半以上的船舶數(shù)據(jù)定位時間。

4結(jié)語

基于通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的船舶數(shù)據(jù)定位算法，改善普通算法數(shù)據(jù)位置定位不準(zhǔn)確的問題，且在此基礎(chǔ)上，大幅提升數(shù)據(jù)定位時間，具備極強的實用性價值。

參考文獻(xiàn)：

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作者：李君芳；吳雪毅 單位：漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院