[發明專利]一種針對溫度感知數據的時間相關性去冗余方法

有效

• 申請號: 201910940698.8
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110674356B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 朱容波;李媛麗;王俊;王德軍
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: G06F16/90
• 分類號: G06F16/90
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;劉琰

本發明公開了一種針對溫度感知數據的時間相關性去冗余方法，該方法包括：步驟一、獲取多個溫度傳感器采集到的溫度感知數據，并對其進行初步處理；步驟二、計算當前采集到的溫度感知數據與臨時數據集中數據的相似距離；步驟三、計算每個周期內連續冗余溫度感知數據的最遠時間差，設置相似距離的閾值和最大時間控制的數值，將相似距離與其閾值比較，同時將最遠時間差與最大時間控制的數值比較，作為判斷冗余的冗余條件；并在計算時加入動態步長控制比較數量；步驟四、輸出時間相關性去冗余后的溫度感知數據。本發明能保留特殊數據，解決了因過度去冗余而造成的數據過度缺失的問題，使得溫度感知數據在去冗余的過程中更合理、更符合用戶的接受形式。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，尤其涉及一種針對溫度感知數據的時間相關性去冗余方法。

背景技術

隨著社會科技的進步，無線傳感器網絡被用于生活的各個方面(如：醫療、軌跡、地震、軍事、物聯網、農業和工業污染監控等)，無時無刻地為人們提供著大量的監測數據。由于，傳感器網絡自身條件的限制，有限的電池能量、內存、容量和通信范圍等，限制了網絡壽命。網絡壽命主要取決于電池能量，能量消耗表現在節點通信、數據處理和數據傳輸三方面。隨著感知數據的劇增，將產生大量的數據傳輸，會消耗巨大電池能量，導致網絡壽命縮短。因此，如何對感知數據進行去冗余處理成為一個關鍵問題。

針對WSN中感知數據的去冗余問題，當前的研究主要集中在時間相關性、空間相關性和時空相關性三方面。由于傳感器拓撲結構的濃密性，使得一個感知區域多個傳感器節點共同記錄單一事件源的信息，空間上相近的傳感器獲得的觀測值具有很高的相關性。另外由于傳感器節點周期性地觀察和傳輸感知事件，物理環境的本質使得單節點在采樣時間上相近的采樣數據存在高相關性。

本申請主要針對溫度傳感器節點在時間相關性上的分析，以及進行溫度感知數據去冗余處理，以及改進算法的性能。針對前人去冗余的方法存在以下問題，在去除數據冗余的時候，只是將數據相似距離小于閾值th的數據進行去除，卻未研究去除冗余數據后，能否通過有限的非冗余數據把原始數據所表現的重要信息給呈現出來。同時，針對去冗余的過程中，還存在以下問題，當存在數據變動浮動大的時候，局部最大值與最小值的考慮。針對數據變動幅度特別小的情況，數據平穩型，數據將面臨大量小于閾值th的情況，會引起閾值失效問題，造成很長一段時間內的數據均被視為冗余數據。最后，在進行數據相似性比較的時候，將會增加傳感器的計算能耗。

因此，針對以上三個問題，進行了以下改進：

(1)通過將數據繪成折線圖的方式，分析比較去冗余后的數據與原始數據，尋找去冗余的不科學與不合理的地方，比如，在去除冗余數據的時候，因為未考慮數據的最大值與最小值這些特殊點的存在，造成最值缺失，因此，在基礎算法上增加了最大時間閾值的控制。

(2)針對數據波動不明顯平穩型的情況，增加最大時間閾值T_max去解決閾值失效的問題，同時，也提高了最大值與最小值的精確性。

(3)面對算法中存在相似數據計算的比較數量巨大，使得計算能耗急劇增加，從而增加傳感器能耗問題，通過動態步長模型去改進數據相似距離計算的復雜性，該模型主要根據冗余相似距離計算規則特點，提出使用分段函數來進行步長的變化，減少數據間的比較計算，從而提高方法性能，減少計算能耗的損失。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種針對溫度感知數據的時間相關性去冗余方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種針對溫度感知數據的時間相關性去冗余方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取多個溫度傳感器采集到的溫度感知數據，并對其進行初步處理，構建基于動態變化步長的時間序列相關性的溫度感知數據去冗余模型，對數據中存在大量冗余信息進行處理；