本發(fā)明涉及基于灰度關(guān)聯(lián)分析的森林火災(zāi)下傳輸機(jī)制模型，屬于傳輸機(jī)制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在移動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)工作時(shí)，需要對(duì)基站進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)移動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到合適的基站時(shí)，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行切換。然而森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況復(fù)雜多變，影響信號(hào)質(zhì)量的因素增多，因此運(yùn)用智能決策機(jī)制對(duì)森林火災(zāi)中的基站進(jìn)行最佳篩選，再進(jìn)行切換，從而保障火災(zāi)中的信息傳輸，是監(jiān)測(cè)與預(yù)警中的重要一環(huán)。

將具有一部分明確信息而另一部分信息模糊的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，灰色系統(tǒng)理論的發(fā)展比較晚，目前看來(lái)研究的空間很大?；疑到y(tǒng)理論是以不確定系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)象的特點(diǎn)為只有小樣本且缺乏相關(guān)信息，主要通過(guò)對(duì)己知部分的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)和提取，從而相對(duì)精準(zhǔn)地對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行描述。

灰色關(guān)聯(lián)是系統(tǒng)因子與主行為之間的不確定性關(guān)聯(lián)，或者指事物與事物之間的不確定性關(guān)聯(lián)。灰色關(guān)聯(lián)分析是一種因素分析方法，它將整體系統(tǒng)中抽象部分的因素提取，進(jìn)行量化分析后，再求出各因素之間的關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度則是通過(guò)對(duì)各個(gè)抽象因素的曲線幾何形狀的相似程度進(jìn)行比較來(lái)判斷得出的，關(guān)聯(lián)度越大的各因素的幾何形狀序列就越相似，而幾何形狀差異越大的意味著關(guān)聯(lián)度越小。灰色關(guān)聯(lián)分析實(shí)際上是一種整體比較，將擁有系統(tǒng)特征的因子序列提取出來(lái)進(jìn)行預(yù)算，然后將反映系統(tǒng)特征的各個(gè)因素與其進(jìn)行對(duì)比后得出關(guān)聯(lián)性的結(jié)論。

中國(guó)鄧聚龍教授首次提出了灰色理論的概念。他從未知參數(shù)和不完全確定參數(shù)的系統(tǒng)進(jìn)行研究，得到許多數(shù)據(jù)進(jìn)行累加后是一系系列相類似的擬合指數(shù)曲線變化的規(guī)律曲線。

灰色系統(tǒng)理論面世來(lái)因?yàn)楠?dú)特的優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)被很多學(xué)者接受和研充，其發(fā)展勢(shì)頭比較迅猛。劉思峰等學(xué)者將灰色系統(tǒng)理論的應(yīng)用范圍做了進(jìn)一步的拓展?；疑到y(tǒng)理論在農(nóng)業(yè)抗旱中也有實(shí)際應(yīng)用的例子?；疑到y(tǒng)特征在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所依賴的天氣情況中也顯得比較明顯，王龍昌等學(xué)者使用灰色理論設(shè)計(jì)了某地區(qū)不同情況下干旱天氣的防災(zāi)害模型，實(shí)際應(yīng)用中取得了不錯(cuò)的效果，這為農(nóng)業(yè)防旱災(zāi)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)増產(chǎn)提出了一種新思路和途徑。在通信系統(tǒng)抗干擾性能的研究中使用灰色系統(tǒng)聚類分析進(jìn)行抗干擾性能的定量分析也取得了良好的應(yīng)用成果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種設(shè)計(jì)合理，可以優(yōu)化移動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在森林火災(zāi)撲救過(guò)程中的傳輸機(jī)制，且可保障火災(zāi)中信息傳輸?shù)幕诨叶汝P(guān)聯(lián)分析的森林火災(zāi)下傳輸機(jī)制模型。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：它包含以下步驟：

1、確定森林火災(zāi)撲救期間信號(hào)傳輸基站是否需要調(diào)度；

1.1、需要調(diào)度的情況下了解森林火災(zāi)撲救環(huán)境情況；

1.11通過(guò)主判決因素成對(duì)比較和子判決因素成對(duì)比較確定主判決因素權(quán)重和子判決因素權(quán)重；

1.12確定最底層要素對(duì)目標(biāo)的總權(quán)重；

2、計(jì)算每個(gè)信號(hào)傳輸基站的灰色關(guān)聯(lián)度；

3、判決；

1.2、不需要調(diào)度的情況下了解信號(hào)傳輸基站特性；

1.21、定義理想信號(hào)傳輸基站；

1.22、無(wú)量綱化處理；

2、計(jì)算每個(gè)信號(hào)傳輸基站的灰色關(guān)聯(lián)度；

3、判決；

1.3、不需要調(diào)度的情況下也可以直接進(jìn)行判決。

作為優(yōu)選，所述步驟1.11中評(píng)價(jià)因素權(quán)重的計(jì)算如下：

設(shè)有m個(gè)參數(shù){c1，c2，…，cm}影響基站的選擇，每次選取兩個(gè)參數(shù)ci和cj,以aij表示ci和cj對(duì)基站的選擇影響程度的比值，因此得到兩兩比較判斷矩陣：a＝(aij)m+n,a中元素應(yīng)滿足如下條件：

對(duì)得到的判斷矩陣用特征根法求出評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。其過(guò)程為：首先求判斷矩陣a的特征根

az＝λmaxz

通過(guò)歸一化計(jì)算得到全局權(quán)重zo＝{za，zb，ze，zf，zg}，局部權(quán)重和z1＝{zj，zh}和z2＝{zj，zk},因?yàn)橹饔^確定了判斷矩陣，因此需要對(duì)判斷矩陣的一致性進(jìn)行檢查；采用判斷矩陣的一致性指標(biāo)pi與同階次的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)ui之比，來(lái)判斷矩陣a的一致性是否可接受

式中n—判斷矩陣a的階數(shù)當(dāng)，a的一致性可接受，否則調(diào)整a。

經(jīng)過(guò)上述的準(zhǔn)備現(xiàn)可以確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重，即由：

各評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重為:z＝{za，zb，zc，zf，zg，zh，zi，zj，zk}。

作為優(yōu)選，所述步驟2中用灰色關(guān)聯(lián)分析法選擇最佳基站進(jìn)行切換：

森林中選出是個(gè)有效帶評(píng)價(jià)的基站，將這10個(gè)基站中m個(gè)指標(biāo)列成矩陣，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度選擇最佳基站切換。

本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用時(shí)：當(dāng)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，指揮調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)灰度關(guān)聯(lián)算法對(duì)基站信號(hào)強(qiáng)度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濕度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度、火災(zāi)區(qū)域范圍、火災(zāi)與基站的距離、受干擾程度、森林地勢(shì)、消防員人數(shù)等影響基站選擇因素進(jìn)行綜合分析，最終輔助指揮中心能夠快速、合理的進(jìn)行指揮。

應(yīng)用灰度關(guān)聯(lián)算法的具體的過(guò)程如下：

首先確定選擇模型，將基站作為備選方案記為：y＝{y1，y2，...，yn}表示n可選基站。將火災(zāi)發(fā)生的基站信號(hào)強(qiáng)度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濕度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度、火災(zāi)區(qū)域范圍、火災(zāi)與基站的距離、受干擾程度、森林地勢(shì)、消防員人數(shù)等影響方案選擇的因素作為判決準(zhǔn)則，記為:c＝{c1，c2，...，cm}表示m個(gè)判決指標(biāo)(影響選擇的因素)的集合。最終目標(biāo)是選擇最佳基站，進(jìn)行切換工作。

其次確定選擇因素對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重，分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)中各基本要素之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，將同層次的各要素與上層要素中的準(zhǔn)則進(jìn)行重要性對(duì)比，構(gòu)建判斷矩陣；再由判斷矩陣計(jì)算兩者的相對(duì)權(quán)重，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；最后進(jìn)行對(duì)總目標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。得序列g(shù)2＝0.4。

接下來(lái)對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無(wú)量綱化處理，由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，不便于比較，或在比較時(shí)難以得到正確的結(jié)論。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，一般都要進(jìn)行無(wú)量綱化的數(shù)據(jù)處理。下一步為求灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，即先確定yx＝{yx(d1)，yx(d2)，...，yx(dx)}為理想序列，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξij,從而得到會(huì)關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

最后求關(guān)聯(lián)度依據(jù)q＝h*z^t,求出關(guān)聯(lián)度g。根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小選擇最佳基站。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的基于灰度關(guān)聯(lián)分析的森林火災(zāi)下傳輸機(jī)制模型，運(yùn)用智能決策機(jī)制對(duì)森林火災(zāi)中的基站進(jìn)行最佳篩選，再進(jìn)行切換，從而保障火災(zāi)中的信息傳輸，灰色關(guān)聯(lián)有計(jì)算量較小、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)；可以優(yōu)化移動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在森林火災(zāi)撲救過(guò)程中的傳輸機(jī)制。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的傳輸機(jī)制模型圖；

圖2是本發(fā)明中判決因素間的層次關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

參看如圖1和圖2所示，本具體實(shí)施方式采用的技術(shù)方案是：

1、確定森林火災(zāi)撲救期間信號(hào)傳輸基站是否需要調(diào)度；

1.1、需要調(diào)度的情況下了解森林火災(zāi)撲救環(huán)境情況；

1.11通過(guò)主判決因素成對(duì)比較和子判決因素成對(duì)比較確定主判決因素權(quán)重和子判決因素權(quán)重；

1.12確定最底層要素對(duì)目標(biāo)的總權(quán)重；

2、計(jì)算每個(gè)信號(hào)傳輸基站的灰色關(guān)聯(lián)度；

3、判決；

1.2、不需要調(diào)度的情況下了解信號(hào)傳輸基站特性；

1.21、定義理想信號(hào)傳輸基站；

1.22、無(wú)量綱化處理；

2、計(jì)算每個(gè)信號(hào)傳輸基站的灰色關(guān)聯(lián)度；

3、判決；

1.3、不需要調(diào)度的情況下也可以直接進(jìn)行判決。

其中，關(guān)聯(lián)度性質(zhì)分析為：關(guān)聯(lián)系數(shù)ξoi(k)的值受最大絕對(duì)差和最小絕對(duì)差的限制，一旦數(shù)據(jù)序列中改變某極小值或個(gè)極大值，便會(huì)改變相關(guān)系數(shù)。因此，一個(gè)自變量(比較序列)與一個(gè)因變量(參考序列)單獨(dú)計(jì)算的關(guān)聯(lián)度和幾個(gè)自變量(比較序列)與一個(gè)因變量(參考序列)同時(shí)計(jì)算的關(guān)聯(lián)度不同。

xi和xo在時(shí)刻k的絕對(duì)差決定了關(guān)聯(lián)系數(shù)ξoi(k)的值。如果xi與xo的單位不同，即空間的相對(duì)位置不同或作圖比例尺不同，都會(huì)影響的ξoi(k)值。因此在利用公式計(jì)算之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行無(wú)量綱化預(yù)處理，將數(shù)據(jù)無(wú)單位化。

在灰理論中不能對(duì)序列本身求關(guān)聯(lián)度，因?yàn)樽畲蠼^對(duì)差不能為0，否則公式中的分母為0。

當(dāng)最大絕對(duì)差等于|xo(k)-xi(k)|時(shí)，關(guān)聯(lián)系數(shù)最小，而且當(dāng)最小絕對(duì)差的極限值達(dá)到0時(shí)，這種情況下，關(guān)聯(lián)度取得最小值當(dāng)其達(dá)到最小絕對(duì)差時(shí)，關(guān)聯(lián)系數(shù)此時(shí)最大，ξoi(k)＝1，因此可得

所述步驟1.11中評(píng)價(jià)因素權(quán)重的計(jì)算如下：

設(shè)有m個(gè)參數(shù){c1，c2，...，cm}影響基站的選擇，每次選取兩個(gè)參數(shù)ci和cj,以aij表示ci和cj對(duì)基站的選擇影響程度的比值，因此得到兩兩比較判斷矩陣：a＝(aij)m+n,a中元素應(yīng)滿足如下條件：

本算法采用1—9標(biāo)度法作為aij的標(biāo)度方法。ci與cj的比值相等時(shí)ai取1,當(dāng)兩者的比值較強(qiáng)時(shí)aij取3,當(dāng)兩者的比值強(qiáng)時(shí),aij取5,當(dāng)兩者的比值很強(qiáng)時(shí)aij取7,當(dāng)兩者的比值絕對(duì)強(qiáng)時(shí)aij取9。

依據(jù)不同層次的評(píng)價(jià)參數(shù)，得到三個(gè)判斷矩陣。分別是

基站信號(hào)強(qiáng)度(a)、

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度(b)、

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濕度(e)、

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度(f)、

火災(zāi)區(qū)域范圍(g)的全局比較判斷矩陣，

以及火災(zāi)與基站的距離(j)、

受干擾程度(h)的局部判斷矩陣

和森林地勢(shì)(i)、

消防員人數(shù)(k)的局部判斷矩陣。對(duì)得到的判斷矩陣用特征根法求出評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。其過(guò)程為：首先求判斷矩陣a的特征根

az＝λmaxz

式中λmax-a的最大特征值z(mì)-λmax對(duì)應(yīng)的特征向量接下來(lái)將得到的w歸一化得到權(quán)重向量通過(guò)歸一化計(jì)算得到全局權(quán)重zo＝{za，zb，ze，zf，zg}，局部權(quán)重和z1＝{zj，zh}和z2＝{zj，zk}，因?yàn)橹饔^確定了判斷矩陣，因此需要對(duì)判斷矩陣的一致性進(jìn)行檢查。采用判斷矩陣的一致性指標(biāo)pi與同階次的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)ui之比，來(lái)判斷矩陣a的一致性是否可接受

式中n-判斷矩陣a的階數(shù)當(dāng)，a的一致性可接受，否則調(diào)整a。

經(jīng)過(guò)上述的準(zhǔn)備現(xiàn)可以確定評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重，即由：

式中t-評(píng)價(jià)目標(biāo)樹中參數(shù)的祖先數(shù)

ii-評(píng)價(jià)參數(shù)cj在最底層得到的權(quán)值

bji-參數(shù)cj的第i個(gè)祖先在層次單排序中所得到的權(quán)值

則各評(píng)價(jià)參數(shù)的權(quán)重為：z＝{za，zb，zc，zf，zg，zh，zi，zj，zk}。

作為優(yōu)選，所述步驟2中用灰色關(guān)聯(lián)分析法選擇最佳基站進(jìn)行切換：

森林中選出是個(gè)有效帶評(píng)價(jià)的基站，將這10個(gè)基站中m個(gè)指標(biāo)列成矩陣，則有：

這列矩陣為代評(píng)價(jià)矩陣。

設(shè)y0為理想基站序列，即若指標(biāo)最大值最好，則取最大值，若指標(biāo)最小值最好，則取最小值，得到理想序列為：

y0＝{y0(c1)，y0(c2)，...，y0(cm)}

對(duì)于極大參數(shù)：

對(duì)于極小參數(shù)：

其中uj＝max{y1(j)，y2(j)，...，yn(j)},ij＝min{y1(j)，y2(j)，...，yn(j)}。

設(shè)理想序列與評(píng)價(jià)序列的值分別為和ξij為評(píng)價(jià)序列yi的評(píng)價(jià)指標(biāo)yj之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。則得到：

其中ρ為分辨系數(shù)，0<ρ<1，一般取0.5。

由于本模型只考慮極大和極小兩種情況，則通過(guò)計(jì)算得出矩陣

接下來(lái)根據(jù)公式q＝h*z^t求得灰色關(guān)聯(lián)度，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度選擇最佳基站切換。

本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用時(shí)：當(dāng)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，指揮調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)灰度關(guān)聯(lián)算法對(duì)基站信號(hào)強(qiáng)度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濕度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度、火災(zāi)區(qū)域范圍、火災(zāi)與基站的距離、受干擾程度、森林地勢(shì)、消防員人數(shù)等影響基站選擇因素進(jìn)行綜合分析，最終輔助指揮中心能夠快速、合理的進(jìn)行指揮。

應(yīng)用灰度關(guān)聯(lián)算法的具體的過(guò)程如下：

首先確定選擇模型，將基站作為備選方案記為：y＝{y1，y2，...，yn}表示n可選基站。將火災(zāi)發(fā)生的基站信號(hào)強(qiáng)度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濕度、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度、火災(zāi)區(qū)域范圍、火災(zāi)與基站的距離、受干擾程度、森林地勢(shì)、消防員人數(shù)等影響方案選擇的因素作為判決準(zhǔn)則，記為:c＝{c1，c2，...，cm}表示m個(gè)判決指標(biāo)(影響選擇的因素)的集合。最終目標(biāo)是選擇最佳基站，進(jìn)行切換工作。

其次確定選擇因素對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重，分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)中各基本要素之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，將同層次的各要素與上層要素中的準(zhǔn)則進(jìn)行重要性對(duì)比，構(gòu)建判斷矩陣；再由判斷矩陣計(jì)算兩者的相對(duì)權(quán)重，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；最后進(jìn)行對(duì)總目標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。得序列g(shù)2＝0.4。

接下來(lái)對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列進(jìn)行無(wú)量綱化處理，由于系統(tǒng)中各因素的物理意義不同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的量綱也不一定相同，不便于比較，或在比較時(shí)難以得到正確的結(jié)論。因此在進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析時(shí)，一般都要進(jìn)行無(wú)量綱化的數(shù)據(jù)處理。下一步為求灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，即先確定yx＝{yx(d1)，yx(d2)，...，yx(dm)}為理想序列，然后根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算每個(gè)評(píng)價(jià)序列的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξij,從而得到會(huì)關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

最后求關(guān)聯(lián)度依據(jù)q＝h*z^t,求出關(guān)聯(lián)度g。根據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小選擇最佳基站。

本具體實(shí)施方式所述的基于灰度關(guān)聯(lián)分析的森林火災(zāi)下傳輸機(jī)制模型，運(yùn)用智能決策機(jī)制對(duì)森林火災(zāi)中的基站進(jìn)行最佳篩選，再進(jìn)行切換，從而保障火災(zāi)中的信息傳輸，灰色關(guān)聯(lián)有計(jì)算量較小、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)；可以優(yōu)化移動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在森林火災(zāi)撲救過(guò)程中的傳輸機(jī)制。

以上所述，僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。