[發明專利]一種基于非閾值的無線傳感器網絡節點數據壓縮方法

無效

• 申請號: 201010194710.4
• 申請日: 2010-07-29
• 公開（公告）號: CN101925091A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 陳分雄;文飛;劉俊;沈耀東;肖萬源;陳春暉;王勇;郭紅想
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W28/06;H04W84/18
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮

技術領域

本發明涉及一種基于非閾值的無線傳感器網絡節點數據壓縮方法，屬于無線傳感器網絡節點數據壓縮方法技術領域。

背景技術

無線傳感器網絡是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。傳感器技術、微機電系統、現代網絡和無線通信等技術的進步，推動了無線傳感器網絡的產生和發展，無線傳感器網絡擴展了人們信息獲取能力，將客觀世界的物理信息同傳輸網絡連接在一起，在下一代網絡中將為人們提供最直接、最有效、最真實的信息，具有十分廣闊的應用前景，可廣泛地應用于軍事國防、工農業生產、城市管理、生物醫療、環境檢測、搶險救災、危險區域遠程控制等領域，已經引起了許多國家學術界和工業界的高度重視，被認為是對21世紀產生巨大影響力的技術之一。

由于無線傳感器網絡節點體積微小，通常攜帶能量十分有限的電池，在很多情況下更換電池代價過高，通信開銷常常比計算開銷高幾個數量級，傳輸1bit數據所消耗的能量大約相當于之行1000條CPU指令；現有的無線傳感器網絡節點處理數據的方法是：將所有的采集數據值發送給網關Sink節點，這樣需要的通信開銷大，發送大量數據需要較多的能量，不僅浪費了通信的帶寬和自身的能量，也會使大量數據包進入無線網絡，產生擁塞，并使整個網絡的能量急劇減少，使信息收集的效率大大降低。因此，無線傳感器網絡節點數據壓縮是目前無線傳感器網絡監測技術中不可或缺的一種數據處理方法，但現有的無線傳感器網絡節點數據壓縮方法的壓縮比較小，通信開銷和能量開銷大，信息收集效率低。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有無線傳感器網絡節點處理數據的方法中將所有采集數據值發送給網關sink節點而導致通信開銷和能量開銷大、信息收集效率低的缺陷，而提供一種無線網絡傳感器節點數據壓縮的方法，從而減小無線傳感器網絡節點發送數據時的通信開銷和能量開銷、提高信息收集效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于非閾值的無線傳感器網絡節點數據壓縮方法，包含以下步驟：

步驟一：無線傳感器網絡當前級的節點在一段時間內采集的時間序列數據組成時間序列數據集合，表示為D＝{d₁，d₂，d₃，…，d_i，d_i+1，…，d_n}，集合D中的元素d_i表示節點在第i時刻所采集的數據，i為1，2，……，n；

步驟二：無線傳感器網絡節點計算時間序列數據集合D中的每一個元素d_i的邊緣幅度，形成邊緣幅度集合E(D)＝{e₁，e₂，e₃，…，e_i，e_i+1，…，e_n}，其中e_i為d_i的邊緣幅度；

步驟三：無線傳感器網絡節點計算邊緣幅度集合E(D)中的每一個元素e_i的邊緣強度集合W(D)＝{w₁，w₂，w₃，…，w_i，w_i+1，…，w_n}，其中d_i的邊緣強度記為w_i；

步驟四：根據設定的數據壓縮比，計算邊緣點的個數N，并計算在同等邊緣強度下的時間序列數據集合D與其分段折線表示之間的擬合誤差E，根據擬合誤差E值，從大到小依次選出N個擬合誤差E值對應的數據集合D的值作為邊緣點；

步驟五：利用選取的N個邊緣點對時間序列數據集合D進行分段折線壓縮，無線傳感器網絡節點將選取的邊緣點發送到上一級節；

步驟六：上一級節點將接收到的邊緣點作為采集的時間序列數據；

步驟七：重復步驟一～步驟六，直至上一級節點為Sink網關節點時完成數據壓縮。

進一步地，本發明的技術方案中一種基于非閾值的無線傳感器網絡節點數據壓縮方法的步驟二中求解時間序列數據集合D中的每一個元素d_i的邊緣幅度e_i的計算公式為：

e_i＝∑(d_i+t*(d_i+t-d_i))