[發(fā)明專利]無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910368471.0
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110087207B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 李光輝;武加文
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 徐洋洋

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，包括：

S1 對傳感器節(jié)點的測量數(shù)據(jù)進行預處理。

S2 使用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對目標節(jié)點和其鄰居節(jié)點間的時空相關性進行建模，根據(jù)S2 建立的模型以及S1預處理后的測量數(shù)據(jù)得到缺失數(shù)據(jù)的預測值；

S3 在預測值中引入自適應機制，進行模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型的自動更新。

2.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，所述S1中的預處理包括：進行數(shù)據(jù)二次采樣和歸一化處理。

3.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，所述S1包括：

S11 從傳感器節(jié)點的測量數(shù)據(jù)中選取數(shù)據(jù)子集，所述數(shù)據(jù)子集包括目標節(jié)點以及其鄰居節(jié)點的測量數(shù)據(jù)，其中，所有節(jié)點的測量數(shù)據(jù)具有時空相關性，即相同時間范圍內(nèi)，節(jié)點測量數(shù)據(jù)的改變趨勢一致；

S12 對數(shù)據(jù)子集中的測量數(shù)據(jù)分別以不同的時間間隔進行二次采樣，縮減數(shù)據(jù)量；

S13 針對數(shù)據(jù)進行歸一化處理，把數(shù)據(jù)映射到[-1,1]的區(qū)間范圍內(nèi)；

S14 將歸一化處理后的數(shù)據(jù)劃分為訓練集和測試集；其中訓練集中的待重建的目標節(jié)點數(shù)據(jù)為訓練數(shù)據(jù)輸出，目標節(jié)點的鄰居節(jié)點的測量數(shù)據(jù)為訓練數(shù)據(jù)輸入；測試集中的存在缺失數(shù)據(jù)的目標節(jié)點數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)輸出，目標節(jié)點的鄰居節(jié)點的測量數(shù)據(jù)為測試數(shù)據(jù)輸入。

4.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，所述S2包括：

S21 根據(jù)數(shù)據(jù)集的劃分情況確定網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，初始化網(wǎng)絡參數(shù)，并初始化隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則。

S22 使用訓練集進行網(wǎng)絡的訓練得到網(wǎng)絡模型，并對隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則進行進一步的更正。

S23 在訓練模型中輸入測試集并輸出預測結(jié)果，完成進行缺失數(shù)據(jù)的重建。

5.如權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，所述S22包括：

S221 計算誤差。

其中，y_d與y_c分別表示網(wǎng)絡的期望輸出與預測輸出，e為期望輸出與預測輸出的誤差。

S222 計算變量x_j的隸屬度和連乘積。

其中，與分別表示隸屬度函數(shù)的中心與寬度，k表示輸入?yún)?shù)，n表示模糊子集數(shù)，j＝1,2,…,k；i＝1,2,…,n。

S223 修正系數(shù)。

其中，表示網(wǎng)絡系數(shù)，a表示網(wǎng)絡學習率。

S224 修正參數(shù)。

S225 計算輸出值y_i。

6.如權(quán)利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，選用公式(9)所示的均方誤差MSE與公式(10)所示的決定系數(shù)R²作為方法性能的判斷依據(jù)：

其中，均方誤差MSE表示無線傳感器網(wǎng)絡的預測精度；決定系數(shù)R²用來表示無線傳感器網(wǎng)絡模型的擬合程度，n為訓練樣本數(shù)目，x_i與分別表示第i個樣本的真實值與預測值。

7.如權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡缺失數(shù)據(jù)重建方法，其特征在于，所述S3包括：

S31 引入滑動窗口；

S32 使用K-均值算法作為更新準則。

8.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1到7任一項所述方法的步驟。

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1到7任一項所述方法的步驟。

10.一種處理器，其特征在于，所述處理器用于運行程序，其中，所述程序運行時執(zhí)行權(quán)利要求1到7任一項所述的方法。