[發明專利]一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法

有效

• 申請號: 201610932357.2
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106714336B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 郭劍;陳光;韓崇;瞿佳雯;劉林峰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;G08C17/02;G01K1/02;G16Y20/10
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

1.一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟1：建立層簇式無線傳感器網絡拓撲結構，即將網絡中的節點分為普通節點、簇頭節點和基站節點，簇頭節點負責收集并融合處理本簇內節點的數據；

步驟2：通過對無線傳感網監測目標區域的歷史溫度數據進行分析，設置閾值ρ以及融合周期T，然后在簇頭節點處基于閾值ρ對簇內節點數據進行周期性地融合，當基站節點獲得初始溫度數據后，將其通過無線鏈路傳輸至監控主機，并保存在本地的數據庫；

步驟3：從本地數據庫導出初始數據，采用區域化變量分析方法對其進行變異結構分析，生成變異函數表達式；

步驟4：利用改進Nelder-Mead單純形法優化變異函數模型，即將原來的固定搜索系數改為隨機分量搜索系數，將原來的沿線搜索轉化為在空間域搜索，提高全局搜索能力，克服Nelder-Mead單純形法容易陷入局部極點的缺陷；

步驟5：設計規則格網地形，為網格間距選取合適的值；

步驟6：采用普通克里金算法進行溫度插值，并對插值結果進行誤差修正；

步驟7：輸出規則格網溫度場圖，并將溫度值與對應的位置信息存儲在本機數據庫中。

2.根據權利要求1所述的一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于步驟2中，所述ρ可根據對傳感數據精度的要求自由設定。

3.根據權利要求2所述的一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于所述ρ可取歷史數據中簇內任意2節點數據差值的大值。

4.根據權利要求1所述的一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于步驟2中，對于簇內節點N₁，其在相鄰周期的采樣值分別為Z、Z_Nl，若滿足|Z-Z_Nl|≤ρ，則轉發該數據，否則丟棄該數據。

5.根據權利要求1所述的一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于步驟3中包含以下步驟：

步驟3.1，選取初始數據點對之間距離最小的距離值為一個距離單位h，距離最大的一對距離值為h_max，l為距離因子，表示向下取整運算，變異函數值計算如下：

式中，γ_l為距離為1h的溫度數據對實際變異值，n為距離值為1h的數據對的個數，m為距離值為1h的溫度數據對的序號，和分別為位置x_i處及與其距離為1h的位置處的第m個溫度數據對的一個溫度值；

步驟3.2，擬合實際變異函數值，得到變異函數，

選取球形理論變異函數模型進行擬合：

計算h’＝kh，處對應的理論值γ_h’，并根據理論變異函數值γ_h’和實際變異函數值γ_l，由最小二乘擬合法得到變程值a、塊金常數C₀和拱高C，代入球形理論變異函數，求取變異函數計算公式。

6.根據權利要求1所述的一種基于改進克里金算法的無線傳感網溫度監測方法，其特征在于步驟5中，取h的到為網格間距。