[發(fā)明專(zhuān)利]基于增長(zhǎng)碼的重要數(shù)據(jù)快速收集方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911128853.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111093164B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳丹龍;張偉;司華友;熊乃學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/38
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/38;H04L1/00
• 代理公司: 杭州君度專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 諸佩艷

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于增長(zhǎng)碼的重要數(shù)據(jù)快速收集方法，其特征在于：先隨機(jī)播撒感知節(jié)點(diǎn)到檢測(cè)區(qū)域，放置匯聚節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)區(qū)域邊緣位置；然后對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行劃分層次；接著感知節(jié)點(diǎn)工作啟動(dòng)，對(duì)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)生一個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)xi；接著感知節(jié)點(diǎn)計(jì)算碼字權(quán)重，按照賭輪選取最佳碼字；然后根據(jù)計(jì)算好的轉(zhuǎn)發(fā)概率表以及鄰居節(jié)點(diǎn)的能耗情況選擇最合適的鄰居進(jìn)行碼字交換；最后匯聚節(jié)點(diǎn)接收碼字并且對(duì)接收到的碼字進(jìn)行解碼操作；本發(fā)明通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)劃分層次，并且針對(duì)重要碼字的編碼和交換做出特殊處理，使得重要數(shù)據(jù)可以被匯聚節(jié)點(diǎn)快速恢復(fù)，同時(shí)又能對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)起到很好的保護(hù)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，尤其是涉及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的重要數(shù)據(jù)的快速收集方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種具有數(shù)據(jù)感知、存儲(chǔ)和傳輸?shù)囊詳?shù)據(jù)為中心的分布式的自組織網(wǎng)絡(luò)，在一些災(zāi)難場(chǎng)景或者戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)景中，傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和采集的數(shù)據(jù)有著至關(guān)重要的作用，如森林火災(zāi)、海嘯、山體滑坡的監(jiān)測(cè)預(yù)警和戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)處于的環(huán)境相對(duì)比較惡劣，并且其含有的資源比較有限，如計(jì)算、存儲(chǔ)資源，節(jié)點(diǎn)可能隨時(shí)因?yàn)楦鞣N原因而被破壞，造成網(wǎng)絡(luò)感知和收集的數(shù)據(jù)丟失。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要數(shù)據(jù)，如著火點(diǎn)信息，需要被立即被傳輸?shù)經(jīng)Q策者手中，因此對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要數(shù)據(jù)的快速傳輸顯得至關(guān)重要。

網(wǎng)絡(luò)編碼的技術(shù)可以顯著提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)持久性并且增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，基于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的數(shù)據(jù)收集協(xié)議通常可以分為兩類(lèi)：延時(shí)數(shù)據(jù)收集協(xié)議和快速數(shù)據(jù)收集協(xié)議。前者中的匯聚節(jié)點(diǎn)是可移動(dòng)的，在感知節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)之后，匯聚節(jié)點(diǎn)不立即收集這些數(shù)據(jù)，而是讓感知節(jié)點(diǎn)將各自的數(shù)據(jù)互相編碼之后存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)中，等到某一時(shí)刻再移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中去收集數(shù)據(jù)。后者的匯聚節(jié)點(diǎn)相對(duì)固定，感知節(jié)點(diǎn)在部署完成并且感知到環(huán)境數(shù)據(jù)之后，匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集工作就開(kāi)始了。延時(shí)數(shù)據(jù)收集協(xié)議著重于數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和恢復(fù)，其代表的編碼協(xié)議有LT Codes。快速數(shù)據(jù)收集協(xié)議著重于數(shù)據(jù)的安全收集和恢復(fù)，其代表的編碼協(xié)議有Growth Codes。目前數(shù)據(jù)收集協(xié)議的研究側(cè)重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的恢復(fù)效率和節(jié)點(diǎn)能耗，對(duì)于特定數(shù)據(jù)快速收集的研究甚少。

傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)收集協(xié)議主要的側(cè)重點(diǎn)在數(shù)據(jù)的恢復(fù)效率，并沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)的重要性采用不同的策略，然而在生產(chǎn)環(huán)境中，傳感器節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是有不同的重要性的，讓重要數(shù)據(jù)優(yōu)先到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)被決策者及時(shí)解碼才更加有意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于增長(zhǎng)碼的重要數(shù)據(jù)快速收集方法，該方法結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)分層與節(jié)點(diǎn)編碼數(shù)據(jù)概率選擇，以及由BP算法和遺傳算法優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳播概率，能夠加快重要數(shù)據(jù)被匯聚節(jié)點(diǎn)接收和解碼的效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明涉及一種基于增長(zhǎng)碼的重要數(shù)據(jù)快速收集方法，包括以下步驟：

1)在監(jiān)測(cè)區(qū)域隨機(jī)播撒多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)Ni，在監(jiān)測(cè)區(qū)域邊緣位置放置匯聚節(jié)點(diǎn)；

2)按照距離匯聚節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，使用分層算法對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行劃分層次；

3)每一個(gè)感知節(jié)點(diǎn)Ni都對(duì)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，產(chǎn)生一個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)xi，設(shè)置感知節(jié)點(diǎn)Ni的最大度MaxDegree＝1；

4)感知節(jié)點(diǎn)將自身的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)xi填充其緩存介質(zhì)C中，使緩存介質(zhì)C中的碼字S全部為xi，并保存自身監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)xi作為該節(jié)點(diǎn)編碼的源數(shù)據(jù)；

5)選取集中一個(gè)感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一輪計(jì)算，從緩存介質(zhì)C中選擇該感知節(jié)點(diǎn)的碼字S，感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)感知節(jié)點(diǎn)Ni的最大度MaxDegree、碼字S的度degree(S)以及碼字S中是否包含檢測(cè)數(shù)據(jù)xi，選擇自身碼字S是否進(jìn)行編碼操作；

6)計(jì)算匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給各鄰居的概率并形成概率轉(zhuǎn)發(fā)表，感知節(jié)點(diǎn)感知自己周?chē)泥従樱⑶医㈥P(guān)于鄰居的能耗估算表，根據(jù)概率轉(zhuǎn)發(fā)表和能耗估算表選擇一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行碼字的交換，交換的碼字為步驟5中所產(chǎn)生的碼字；