[發明專利]一種無線傳感器網絡的多重主成分分析數據壓縮方法

無效

• 申請號: 201010140258.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101848529A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 陳分雄;文飛;劉俊;沈耀東;肖萬源;陳春暉
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮

1.一種無線傳感器網絡的多重主成分分析數據壓縮方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟一、將無線傳感網絡采集的數據發送到簇首，簇首接收到采集數據的同時將無線傳感網絡第j個節點在第i次采集的數據記錄為d_ij，并將無線傳感器網絡節點采集的所有數據d_ij組成矩陣D_ij；

步驟二、簇首對數據矩陣D_ij進行主成分分析，計算滿足數據重構精度要求的矩陣D_ij的投影矩陣E，并提取矩陣D_ij的主成分PCs；

步驟三、將投影矩陣E和主成分PCs發送到上一級簇首；

步驟四、上一級簇首對主成分PCs進行主成分分析，計算滿足數據重構精度要求的主成分PCs矩陣D′_ij的投影矩陣E′，并提取矩陣D′_ij的主成分PCs′；

步驟五、重復兩次或兩次以上執行步驟三和步驟四，直到投影矩陣和主成分發送到sink節點完成數據壓縮。

2.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡的多重主成分分析數據壓縮方法，其特征在于：求解所述步驟二中數據矩陣的投影矩陣和主成分PCs的方法為：

(1).對數據矩陣D_ij進行去均值處理，求解中心差異矩陣R_ij中的每一個元素r_ij，其計算公式為：

式中：1≤i≤M，1≤j≤N，其中M為無線傳感器網絡采集數據總次數，N為無線網絡傳感器總節點數；

(2).求解中心差異矩陣R_ij的協方差矩陣∑，其計算公式為：

(3).求解協方差矩陣∑的特征根λ_k及其相應的單位化的特征向量E_k，計算公式如下：

|λ×I-∑|＝0，

式中，I為單位矩陣，1≤k≤N，N為無線網絡傳感器總節點數；

(4).將特征根λ_k按照從大到小排序，再將其對應的特征向量E_k按列向量組成投影矩陣E，計算主成分Y_k，計算公式為：

Y_k＝∑×E_k

(5).根據用戶要求的數據重構精度，確定主成分PCs貢獻累計率W_p(1≤p≤N)，進而確定主成分PCs的個數p，W_p的計算公式為：

(6).將投影矩陣E和選取Y_k的前P個主成分PCs發送到本簇的上一級簇首。

(7).由Y_k的前p個主成分列向量組成矩陣YP，求解重構數據矩陣D_ij的近似值矩陣Q_ij，計算公式為：

Q_ij＝E^-1×YP

(8).根據用戶要求數據重構精度，q_ij為近似值矩陣Q_ij的元素，求解數據矩陣D_ij第m列數據重構的平均誤差L_m和均方誤差MSE計算公式分別為：

。