CN112217665A - 一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物联网终端领域，提供了一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，包括获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。

Description

一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法
技术领域
本发明属于物联网定量评估领域，尤其涉及一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
物联网就是把物体通过互联网连接起来，相互之间进行信息交换和通信的网络。其技术关键还是依托于互联网，但把互联网进行了扩展和延伸。物联网正处于蓬勃式发展，需求也在不断地扩张，物联网的终端设备也随之增加。随着物联网产品的普及，物联网设备需求的增长速度要明显快于个人电脑，游戏机和手机等。物联网技术的不断发展和日益更新，为实现更加方便、简单、可靠的物联网环境提供了技术支撑和设计可行性。
物联网终端的接收和发射性能影响整个物联网通信的稳定性，在设计物联网时，需要考虑物联网终端的接收和发射性能对整个物联网稳定性的影响，因此，需要对物联网终端的接收和发射性能进行评估。发明人发现，目前均是通信网络设计者根据其经验来评估物联网终端的性能，这样无法直观定量地评估物联网终端的相关性能，最终无法保障整个物联网通信的稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其能够定量评估物联网终端接收和发射性能，保障整个物联网通信的稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，包括：
获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；
将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
本发明的第二个方面提供一种物联网终端接收和发射性能的定量评估系统，其包括：
通信数据获取模块，其用于获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；
性能评估模块，其用于将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过从获物联网终端的通信数据中提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；再将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，利用评估模型自动定量评估出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级，使得评估结果更加直观，而且提高了评估效率，最终保障了整个物联网通信的稳定性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法流程图；
图2是本发明实施例的物联网终端接收和发射性能的定量评估系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
参照图1，本实施例的一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其包括：
步骤S101：获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数。
在具体实施中，物联网终端的接收性能参数包括扩频因子、编码率、带宽、数据包长度和接收信号强度。
物联网终端的发射性能参数包括扩频因子、编码率、带宽、数据包长度和发射功率。
其中，扩频因子：扩频因子的定义为码片速度与符号速度的比值。
符号速率(Rs)是扩频信息发送速率，而扩频后的码片速率除以符号速率所得到的值就是扩频因子(Spreading Factor，SF)，即为每个比特位需要被转换成的码片数目。
在物联网扩频调制技术中，利用多个信息码片(chip)来代表负载信息的每一个比特位。调制技术扩宽了发送信息的比特数，把原有数据中的比特信息转变成信息码片进行表示。
在数据传输带宽固定不变的前提下，增大扩频因子会导致数据传输时间增长，即降低了数据传输速率。扩频因子不同的数据之间不会进行干扰，同一频率的信道中，配置不同的扩频因子能够同时发送多组扩频信号，并且通信性能不会降低。扩频因子的增加会增强数据接收的灵敏性延长数据通信距离。
编码率：编码率(Code Rate，CR)是整体数据中有用数据信息在整体中占的比值。
带宽：信号带宽(Bandwidth，BW)是指传输数据所需要使用的频带宽度。根据香农公式可知，随着信号占用带宽的增加，数据传送速度会相应提升，减少了硬件之间数据通信的时间，带宽扩大也会增加接收设备的灵敏度。
数据包长度：
数据包格式包含三个组成部分：前导码、可选报头、有效数据负载，采用调制解调器进行数据传输时，可以设定为显性或隐性数据包格式。
保持接收到的数据包和输入数据流同步是前导码的主要作用。前导码长度是可扩展的，可以通过编程来进行设置，其默认长度为12位。报头依据具体情况来选择设定模式，默认情况下在显式报头模式下对数据进行操作。在显示模式下，有效负载的长度保持不变，其实际数据长度和编码率都是根据报头来设定的。在隐式方式中，根据寄存器的设置指定缩短前导码长度。通常数据传输环境中，前导码设定为六位就可以满足通信需要。在传输数据时，接收设备需要检测前导码是否一致，所以发送设备和接收设备的前导码长度应该保持相同。
报头的主要内容包括有效数据负载的相关信息，包括是否采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)校验、前向纠错码率和有效负载长度。如果有效负载长度、编码率及CRC在设定过程中保持固定不变，可以将数据包设定成隐性报头模式进行数据发送从而减少传输时间。有效负载就是传输数据的实际长度，可以根据具体需要来进行设置因此不固定。显性模式下，根据报头来设置有效负载和纠错编码率。隐性模式下，通过寄存器来设置。针对有效负载来设置CRC校验码，从而来判定是否需要进行校验。接收信号强度：
发射功率：
发射功率(Power)表示网关发送数据所需要的功率大小，是指在给定频段范围内的能量大小。发射功率有两种衡量标准，分别为功率(P)和增益(dbm)。Dbm＝30+10logP。
步骤S102：将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
例如：输出的接收性能等级和发射性能等级均分为三个等级，分别为I级、II级和III级，I级～III级相对应的评分逐渐降低。
其中：I级对应的接收性能和发射性能评分为85-100分；
II级对应的接收性能和发射性能评分为65-85分；
III级对应的接收性能和发射性能评分为0-65分。
此处需要说明的是，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置，此处不再详述。
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
接收性能评估模型和发射性能评估模型均为多输出的BP神经网络。
此处需要说的是，接收性能评估模型和发射性能评估模型也可采用其他现有的多输出神经网络模型来实现，此处不再详述。
在具体实施中，接收性能评估模型的输入量为接收性能参数构成的向量。发射性能评估模型的输入量为发射性能参数构成的向量。
其中，评估模型的训练过程为：
从物联网终端的通信数据中提取接收性能参数和发射性能参数，分别形成接收性能向量和发射性能向量，对应存储至接收性能向量集合和发射性能向量集合；
标注接收性能向量集合和发射性能向量集合中对应向量所对应的性能等级；
将标注后的向量集合划分成训练集和测试集来训练评估模型；
将后续评估过程中的相关性能参数及评估结果反馈至训练集，实时更新评估模型。
本实施例通过从获物联网终端的通信数据中提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；再将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，利用评估模型自动定量评估出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级，使得评估结果更加直观，而且提高了评估效率，最终保障了整个物联网通信的稳定性。
实施例二
参照图2，本实施例的一种物联网终端接收和发射性能的定量评估系统，其包括：
通信数据获取模块，其用于获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；
性能评估模块，其用于将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
需要说明的是，本实施例的物联网终端接收和发射性能的定量评估系统与实施例一所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
本实施例通过从获物联网终端的通信数据中提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；再将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，利用评估模型自动定量评估出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级，使得评估结果更加直观，而且提高了评估效率，最终保障了整个物联网通信的稳定性。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
本实施例通过从获物联网终端的通信数据中提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；再将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，利用评估模型自动定量评估出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级，使得评估结果更加直观，而且提高了评估效率，最终保障了整个物联网通信的稳定性。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
本实施例通过从获物联网终端的通信数据中提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；再将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网，利用评估模型自动定量评估出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级，使得评估结果更加直观，而且提高了评估效率，最终保障了整个物联网通信的稳定性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，包括：
获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；
将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
2.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，物联网终端的接收性能参数包括扩频因子、编码率、带宽、数据包长度和接收信号强度。
3.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，物联网终端的发射性能参数包括扩频因子、编码率、带宽、数据包长度和发射功率。
4.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，接收性能评估模型和发射性能评估模型均为多输出的BP神经网络。
5.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，接收性能评估模型的输入量为接收性能参数构成的向量。
6.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，发射性能评估模型的输入量为发射性能参数构成的向量。
7.如权利要求1所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法，其特征在于，评估模型的训练过程为：
从物联网终端的通信数据中提取接收性能参数和发射性能参数，分别形成接收性能向量和发射性能向量，对应存储至接收性能向量集合和发射性能向量集合；
标注接收性能向量集合和发射性能向量集合中对应向量所对应的性能等级；
将标注后的向量集合划分成训练集和测试集来训练评估模型；
将后续评估过程中的相关性能参数及评估结果反馈至训练集，实时更新评估模型。
8.一种物联网终端接收和发射性能的定量评估系统，其特征在于，包括：
通信数据获取模块，其用于获取物联网终端的通信数据，提取物联网终端的接收性能参数和发射性能参数；
性能评估模块，其用于将接收性能参数和发射性能参数输入至评估模型中，输出物联网终端的接收性能等级和发射性能等级及相应评分，筛选出接收性和发射性能均在最优等级的物联网终端来构建物联网；
其中，评估模型包括并行连接且模型架构相同的接收性能评估模型和发射性能评估模型。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的物联网终端接收和发射性能的定量评估方法中的步骤。
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