[發明專利]用于傳感器網絡中的數據分級方法

有效

• 申請號: 201110442432.4
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103179177A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 駱喆;錢春花;王新兵;田軍;呂超
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;富士通株式會社
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24;H04W84/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種無線通信技術領域的方法，具體是一種用于傳感器網絡的數據分級方法。

背景技術

隨著無線傳感器設備與網絡技術的飛速發展，它們開始出現在人們生產、生活的各個方面。相比傳統的有線監控網絡，它們具有體積小、重量輕、布置靈活、省電節能等等優點，被廣泛應用在環境監測網、災害監控網、智能電網、物聯網等等地方。

但是，也由于無線傳感器網絡的特殊性，它也有許多問題需要克服。由于無線傳感器設備不使用有線連接，從而導致它們的傳輸能力有限。但是對于起監測作用的無線傳感器網絡來說，及時把監測到的數據傳輸給接收終端是非常重要的。然而由于無線傳感器網絡的傳輸能力限制，沒有辦法使得所有數據都被及時傳輸到接收終端。這時，就需要有一種數據分級的方法，用于判斷數據是否重要，是否需要及時的傳輸。

在以往的數據分級技術中，數據的重要性級別在一開始就是被設置好的。這種方法對用于監測的傳感器網絡系統來說，并不合適。這是因為用于監測的傳感器網絡收集到的數據一般都是同一類型的數據，比如溫度、濕度、電壓、電流等等。這些數據本身并沒有什么先驗的重要性區分。但是，如果從整個網絡來看，傳感器收集到的相同類型的數據其實擁有不同的重要性。這是由于傳感器采集到的數據會符合某一概率分布，而根據信息理論，出現概率越小的數據具有更多的信息量。一般來說，具有更多信息量的數據會更加重要。比如傳感器網絡監測設備溫度時，正常情況下，大部分的傳感器監測到的溫度數據會是相同或者接近的(正常工作溫度)。這些數據具有很大的網絡冗余度，往往是不重要的。有時，有些設備的溫度上升(功能異常)，一些傳感器監測到了較高的溫度數據。這些數據具有較小的網絡冗余度，具有較高的重要度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種適用于無線傳感器網絡的數據分級方法。

根據本發明的一個方面，提供用于傳感器網絡中的數據分級方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：傳感器設備初始化先驗概率分布；

步驟(2)：傳感器設備使用其新得到的數據更新其后驗概率分布；

步驟(3)：傳感器設備使用其后驗概率分布對其新得到的數據進行分級。

優選地，所述新得到的數據包括如下任一種或兩種數據：收集到的數據，其是指傳感器設備使用感知設備得到的數據信息；接收到的數據，其是指傳感器設備接收到的從其他的傳感器設備發送的數據。由于無線傳感器網絡使用多跳傳輸，離接收節點較遠的傳感器需要發送數據給離接收節點較近的傳感器，讓其轉發。

優選地，先驗概率分布是指預先估計的數據的概率分布函數，此概率分布函數是預先設計的，是固定的；后驗概率分布是指傳感器設備通過學習得到的概率分布。

優選地，傳感器設備更新其后驗概率分布的步驟包括以下步驟：步驟(201)：把新得到的數據加入歷史數據集合；步驟(202)：把過期的歷史數據從歷史數據集合中刪去；步驟(203)：根據歷史數據集合推算估計的后驗概率分布；步驟(204)：使用先驗概率分布修正估計的后驗概率分布，得到后驗概率分布。

優選地，估計的后驗概率分布是指使用歷史數據集合中的數據估算出的概率分布；推算估計的后驗概率分布的步驟包括使用歷史數據集合中的數據的統計信息作離散的概率分布；歷史數據集合是指一種集合，集合的元素為數據，每個數據含有數據信息與此數據的時間戳；過期的歷史數據是指在歷史數據集合中，數據的時間戳與當前時間超過一定閾值的數據；使用先驗概率分布修正估計的后驗概率分布的步驟包括把先驗概率分布與估計的后驗概率分布做加權線性組合。

優選地，傳感器設備使用其后驗概率分布對數據分級的步驟包括以下步驟：步驟(301)：計算符合后驗概率分布的隨機變量的期望；步驟(302)：計算等待分級的數據與步驟(301)所得期望的差距；步驟(303)：計算后驗概率分布中，距離期望小于步驟(302)所得差距的概率；步驟(304)：根據步驟(303)所得概率，進行分級，概率越大，重要性越高。

優選地，數據的概率分布是多種數據的聯合概率分布。

優選地，聯合概率分布包括溫度數據、電流數據、以及視頻信息。

優選地，通過定義等待分級的聯合數據與后驗概率分布中聯合數據的期望的差距，進行所述步驟(301)、步驟(302)、步驟(303)、以及步驟(304)。

優選地，傳感器設備初始化先驗概率分布的步驟包括如下步驟：使傳感器設備的初始后驗概率分布為其先驗概率分布，清空歷史數據集合。