基于BP神经网络的ZigBee无线定位技术

（ ）计 算 均 方 差 ， 小 于 ８ 则 结 束 ， 则 再 反 向传 递 ， ３， 若 ， 否 修 改权 值 和 阈 值 。 复 进 行 。 到实 际 输 出值 与 期 望 输 重 直
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ出值的均方差小于给定的 ８
３ 基于 Ｂ Ｐ神 经 网 络 的 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ定 位 方 法 Ｂ
④ 现 计 机 ２１． 代 算 ０２ ４ ０
一
种 前 馈 网 络 ． 用 最 小 均 方 差 学 习 方 式 ． 种 网 络 不 采 这
） “） ＿ ｌＩ ， ＝ ＿ 』
ｌｅ ＋
，
１， … ， ２， ｐ
仅 有 输 入 层 和 输 出层 ．而 且 还 有 一 层 或 多层 隐 藏 神 经
Ｚｇ ｅ 无线传 感器 网络 技术的基础上 ，提 出一 种新型 ｉ ｅ Ｂ
的 定 位 方 法 ．该 方 法 利 用 待 定 位 节 点 与 多 个 固 定 参 考 节 点间 的 Ｒ Ｓ 值训 练 Ｂ ＳＩ Ｐ神 经 网 络 模 型得 到 未 知 节 点 的 坐 标 。 者 通 过 多 次 定 位 实 验 。 证 了该 方 法 在 短 距 笔 验 离 定 位 中 的 可 行 性 ．同 时 实 验 显 示 该 方 法 具 有 较 好 的 定 位 性 能
ｏ ｅｐｏ ｃ ｔ ｃ ｉｇａｐｏｈｉ ｐａｔ ａ ｃｒｃ ｌｍ． ｒｃｉ ａ ｒｖｄｔａ ｔｅｐｏ ｃ ｐ ｆｈ ｒ ｅｔｅ ｈｎ ｐ ｒ ｒｃｉ ｌ ｕｒ ｕ ｔ ｊ ａ ｃ ｎ ｃ ｉ ｕ Ｐａｔ ｅｈ ｓ ｏｅ ｔｈ ｒ ｅｔ ・ ｃ ｐ ｈ ｊ ａ
参 考文 献 【】 力 ． 目教 学 法 在 职 业 高 中 计 算 机 专 业 课 的 应 用 研 究 １ 张 项
［］ 芙 琴 ． 目教 学 法 在 高 职 技 能 型 课 程 中 的应 用 ［． 人 ３郭 项 Ｊ 成 ］
教 育 ．０ １ ６ ２１ （）
【】 伟 等 ． ４章 主体 参 与 式 教 研 活 动 的实 践 与 反 思 【 ． 理 导 航 ． Ｊ 文 】
教 育 研 究 与 实 践 究 ，０ ８ ２ ２０ （）
Ａ ｐｉ ｔ ｎｏ ｒｊｃ Ｔ ａ ｈｎ ｐ ｒａ ｈｉ ｐ ｌａｉ ｆ ｏｅ ｔ ｅ ｃ ｉｇＡ ｐｏ ｃ ｃ ｏ Ｐ ｎ
Ｐｒ ｃ ｉａｌ ｕ ｓ ｓ ａ ｔ ｃ Ｃｏ ｅ ｒ
Ｚ Ａ Ｇ Ｑａ Ｈ Ｎ ｉｎ
元 。其 主要 优点是 ： 只要提供 足够 的隐藏层 和隐节点 ．
Ｂ Ｐ网络 可 以逼 近任 意 的 非 线 性 映 射 关 系 同时 ． Ｐ网 Ｂ 络 的学 习算 法 属 于 全 局 逼 近方 法 ．因 此 它 具 有 较 好 的 泛 化 能 力 及 容 错 能 力 ． 网络 结 构 如 图 ２ 示 其 所
该 方 案 的 实 施 过 程 主要 由 两 阶段 组 成 ： （ ） 练 阶段 ： １训
上 式 中 ， 为 输 入 层 第 神 经 元 与 隐 藏 层 第 ｉ 个 个 神 经 元 之 间 的 连 接 权 值 ； 隐藏 层第 ｉ 神 经 元 的 阈 ８为 个
值； Ｐ为隐藏神经元 的个 数
的 实 际 输 出
（ ） 期 望 输 出 Ｏ与 得 到 的 神 经 网 络 的 实 际 输 出 ４将 ｔ Ｙ进 行 比较 ， 生 学 习 误 差 ． 均 方 差 表示 这一 误 差 ： 产 用
１∑（ ） ｏ
若 该 误 差 小 于 预先 确 定 的较 小 量 ８ ，则 算 法 结 束 ．
方法借助 的硬件设备较 少 ．并 且很多无 线通信模 块都
可 以 直 接 提 供 Ｒ Ｓ 值 因此 ． 于 Ｒ Ｓ 的 测 距 方 法 被 ＳＩ 基 ＳＩ
广 泛 应 用
Ｒｓ ／ ｓ Ｉ
线传 感 网络定 位技术 中较 常采用 的方 法 该类方 法大
多 数 通 过 设 置 已知 参 考 节 点 ．首 先 利 用 待 定 位 节 点 接 收 到 的 Ｒ Ｓ 值 计 算 出 该 节 点 到 各 个 参 考 节 点 的 距 离 ＳＩ 后 ． 通 过 各 类 定 位 算 法 推 导 出 目标 点 的坐 标 。 文 在 再 本
项 目教 学 法 在 实 践 课 程 中 的 应 用 ，体 现 了 以 学 生
２ １ ００
为 本 ． 大 限度 地 调 动 了 学 生 自主 学 习 的 积 极 性 ， 养 最 培 了 学 生 的 综 合 能 力 。 学 生 能 够 掌握 知 识 技 能 的 同 时 ， 使
还 提 升 了 学 生 的 分 析 问 题 和 解 决 问题 的能 力 。
个 定 位 环 境 模 型 ， 定 有 限 个数 的 参 考 节 点 ． 过 实 测 一 定 数 量 ＲＳＩ 设 通 Ｓ一坐标 数 据 组 作 为 样
本数据训练得到 一类 Ｂ Ｐ神 经 网络 模 型 。 完成 后 的 Ｂ Ｐ网 络模 型 可 用 于盲 点 坐标 的 定位 。 实 验 表 明 ， 方 法 具 有 较 好 的 定位 性 能 。 该 关键 词 ： ｉ ｅ Ｚ ｇ ｅ无 线传 感 网络 ； Ｓ ；节 点 定 位 ； ｐ神 经 网络 Ｂ ＲＳ Ｉ Ｂ
传 感 器 节 点 定 位 技 术 是 无 线 传 感 网 络 应 用 的支 撑 技 术 。 近 年 来 ．短 距 离 定 位 技 术 越 来 越 受 到 广 泛 的 关 注 ． 应 的 各 种 定 位 方 式 也 不 断 出 现 ． 是 由 于 功 耗 和 相 但
通信成本 等原 因 ． 位技术还有 待进一步 的研究完善 。 定
０ 引
言
点接收到 的无线 信号 的强度 大小 节点根 据接 收到 的 信 号强度计算 出该 信号在传播 过程 中的损耗 ．利 用 已
有 的 理 论 或 者 经 验 模 型 将 传 播 损 耗 转 化 为 距 离 根 据 信 号 强 度 与 测 量 距 离 可 以 拟 合 出 Ｒ Ｓ 信 号 的 衰 减 曲 ＳＩ 线 （ １ ， 种 方 法 虽 然 精 确 度 是 很 高 ． 利 用 该 图 ）这 不 锄 瑚 但 是硼 咖
行 大量 的 实 验 以获 取 训 练 样 本 ．并 将 实 验 的 数 据 用 于
Ｂ Ｐ神经 网络 的学 习． 到一类 预测模 型 在这个 学习之 得
现代计算机
２ １ ．４ ０ ２０
４ 结
语
【】２０ Ｄ ，０ ８ 【】 兴 会 ． 职 项 目教 学 中 的 教 师 角 色 ［． 业 教 育 研 究 ， ２李 高 Ｊ职 】
为 了 模 拟 非 线 性 的特 征 ， 设 为 Ｓ型 函 数 （ｉ ｉ Ｓｇ ｄ ｍｏ 函数 ） 自变 量 ， 算 隐 含层 各 神 经 元 的输 出 Ｙ Ｓ型 函 的 计 ｉ ．
数取 ：
本 阶段包 括场景建 模和训 练预测模 型 两个部分 首先需 要搭建实验环境 ． 建立数学模型 （ 包括建立坐 标 系）确定横纵坐标轴 的有效 范围等 。 ， 在本阶段 ． 需要 进
输 入 层 节 点 隐 藏 层 节 点 输 出层 节 点
否 则 进 行 步 骤 （ ） 即所 谓 反 向传 递 过 程 。 ５。
（） ５ 在反 向传递在这一过程 中， 根据误 差梯度下 降
图２ Ｂ Ｐ网络 结 构
的原 则 调 节 各 层 的连 接 权 值 及 神 经 元 的 阈 值 。故 神 经 元 Ｕ 的连 接 权 ｋ １ 调 整 算 式 为 ： ｉ ＋ 次
Ｚｇ ｅ 术 作 为无 线 传 感 器 技 术 的分 支 也 随 之 发 展 起 ｉＢ ｅ技 来 ． 多 文 献 表 明 ，ｉ ｅ 技 术 其 自身 的优 点 能 够 更 好 很 Ｚｇ ｅ Ｂ 地 满 足 短距 离 定 位 的要 求 当前 ． 泛 使 用 的 Ｚｇ ｅ 技 术 无 线 定 位 系统 主 要 广 ｉ ｅ Ｂ 通 过 测 量 节 点 间 的 距 离 来 实 现 ． 于 Ｒ Ｓ 的 测 距 是 无 基 ＳＩ
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ｏｅ ｌ ，
Ｂ Ｐ网络 的 学 习 算 法 过 程 如 下 ： （ ） 始 化 权 值 及 各 神经 元 的 阈值 ， 常 取 接 近 于 １初 通 零 的 随 机 数 （ ） 供样 本数 据 ， 为 Ｂ ２提 作 Ｐ网 络 模 型 的 输 入 值 并 给 出期 望输 出 值 设 输 入 模 式 向量 为 Ｘ （ ２ ４ ，则 对 应 输 ： ｘ， ， ， ， ） ＸＸｘｘ 入 模 式 的期 望 输 出 向 量 为 Ｏ （ ０ ｏ， 。 ＝ ｏ，２ ， ） ０Ｏ （ ） 过 网 络 正 向传 递 过 程 计 算 各 层 点 的 实 际 输 ３通 出值 ： 其 中 ， 含 层 各 神 经 元 的输 入 应 按 下 式 计 算 ： 隐
Ｙｉ ・
同 理 ，可 以计 算 输 出 层 各 神 经 元 的输 入 和 输 出
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上 两 式 中 ， 为 隐含 层 第 ｉ 神 经 元 与 输 出层 第 ｔ 个
个 神 经 元 之 间 的 连接 权 重 ： 为输 出层 第 ｔ 神 经 元 的 个 阈 值 ； 为 输 出 层 神 经 元 个 数 ： 是 输 出 层 第 ｔ 经 元 ｍ Ｙ ｉ 神
ｄ ｃ ｓ ｈ ｏ ｃ ｐ ｆ ｈ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉｇａ ｐ ｏ ｈ ａ ｄ ｓ ｅｉ ｃ ｌ ｔ ｅｔｅａ ｐｉａ ｏ ｒ ｅ ｓ ｕ ｅ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｃ ｔ ｈｎ ｐ ｒｅ ， ｎ ｐ ｃｆ ａ ｙ ｓ ｔ ｈ ｐ ｌ ｔ ｎｐｏ ｓ ｔ ｏｔ ｐ ｊ ａ ｉ ｌ ａ ｃｉ ｃ
基于 Ｂ Ｐ神经 网络 的 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ无线 定位 技术
杨 筱 宇
（ １ｆ 学计算机学 院 ， 都 ６０６ ） ￣ｌ Ｉ） 大 成 １０ ５
摘 要 ：提 出一 种 利 用 Ｂ Ｐ神 经 网络 算 法 与 ＲＳ Ｉ 量 值 结合 的 新 型 定 位 方 法 。 该 方 法 首 先 建 立 一 Ｓ测