[发明专利]一种改良的无线传感器网络数据压缩方案在审

专利信息
申请号: 201410206403.1 申请日: 2014-05-15
公开(公告)号: CN103974329A 公开(公告)日: 2014-08-06
发明(设计)人: 沈重;叶大伟;张永辉;伊戈尔·斯查加耶夫;任佳 申请(专利权)人: 海南大学
主分类号: H04W28/06 分类号: H04W28/06;H04W84/18;H04L1/00
代理公司: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 汤东凤
地址: 570228 *** 国省代码: 海南;66
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摘要:
搜索关键词: 一种 改良 无线 传感器 网络 数据压缩 方案
【说明书】:

技术领域

发明属于无线传感器网络数据压缩技术领域,涉及一种改良的无线传感器网络数据压缩方案。

背景技术

微机电系统以及无线通信技术快速发展,直接推动着传感器网络低成本化、高智能化、无线网络化的方向不断转变,极大的丰富了各种无线传感器网络理论的学习资源和学习手段。同时,这种转变所带来的机遇与挑战也吸引了国内外广大学者的关注,促成了无线传感器网络节点能量降低新概念的提出以及基于节点采集数据的压缩方式的研究讨论和实际应用。

目前,对无线传感器网络学习行为的研究大都集中在低功耗学习的相关理论研究,例如拓扑控制、路由协议、低功耗MAC协议、数据压缩方式等,即对无线传感器网络学习环境下的节点与网络组成以及数据处理和传输过程进行研究,从而为节约无线传感器网络能量有效利用提供理论依据;

无线传感器网络平台的构建,即研究如何在相关理论的基础上,使用无线通信技术将传感器节点进行组网整合,从而方便对数据信息实时的采集和传输,并通常提供一定的反馈机制;传感器与新领域的交叉结合,即研究如何将传感器节点与无线通信网络领域的现有技术相结合,从而为无线传感器网络平台系统的构建提供技术支持。

由此可见,无线传感器网络研究重点也逐渐从数据信息采集转向无线传感器网络能量消耗问题上。尤其是无线传感网络变得越来越低成本化、高智能化、无线网络化,呈现出与传统无线自组织网完全不同的特性。对无线传感器网络进行深入全面地研究,有利于传感网络感知数据的开发;有利于环境监测及灾害对策领域的研究;有利于提高有限资源的合理利用;有利于人类认知世界的能力。

当前对于无线传感器网络节点数据压缩的研究要么是处于初级的、理论的、辅助性的研究,在数据的压缩效率上和还原上还存在着一定的不足之处,真正地对基于分布式无线传感网络节点数据的压缩进行系统的研究则很少。

在现有的研究中,国内外学者所采取的数据压缩方式大致上可以分为两种方法:a.基于数据传输特性的压缩方法。b.基于节点采集数据间相关性的压缩方法。第一种压缩方法的不足之处在于:虽然计算简单,但是没有充分的利用传感器数据自身的相关性,压缩率低;第二种方法属于分布式信源编码,不足之处在于:对传感器节点的数据处理能力有一定的要求,基于现阶段的传感器节点各自的处理能力低、能量有限致使对分布式信源编码技术研究有所限制。

而由于受节点计算能力弱和存储空间小的限制,现有研究对无线传感器节点数据压缩的一些问题没有给出令人满意的研究结论,如何无失真的传输数据?如何充分的利用传感器数据自身的相关性?如何最大化的节约节点信息能量损耗问题等。

本方法以数据判别机制和小波提升理论为基础,构建了无线传感器网络仿真平台,应用数据判别机制分析与评价节点新旧数据时间相关性的新特征;利用小波提升变换对节点数据进行压缩,揭示了无线传感器数据时-空相关性的新特征,对于解决当前无线传感器网络节点数据压缩瓶颈问题具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改良的无线传感器网络数据压缩方案,解决了现有的无线网络数据压缩传输中压缩率效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行:

步骤1:初始化,将传感器网络分为多个簇,并且假定簇内节点间可以直接通信,每个簇选举一个节点作为簇头,簇头收集簇内各成员节点监测到的数据,并将数据报文发送到基站;

步骤2:将所有簇划分为网格,每个网格选取一个节点构建成一个环,环上邻近的节点属于空间相邻的虚拟网格,环上的节点从邻居节点接收数据,与自身的数据进行对比处理后将数据传送到簇头节点。

步骤3:将虚拟网格采集的数据传输到环上的节点,由环首开始,环首由初始设置决定,而后环上节点依次进行小波提升变换的数据压缩,同时更新节点的所存数据。

进一步,所述步骤2中,环上的节点从邻居节点接收数据,与自身的数据进行对比处理过程为:如果其差值满足一定的阈值,那么该节点采集的数据就不再次参与小波提升变换,而只具有路由功能,即如果该节点所处位置采集到的数据没有变化或者变化比较小的情况下,节点将仅作为一个数据传递节点,如果节点采集的数据变化超过一定的阈值,则表示网络内部需要进行数据处理和数据传输,此时节点将数据传输到同一网格的环上节点。

本发明的有益效果是采用构建环状节点压缩数据,采用了构建环状网络,进行数据对比选出合适的节点进行压缩,压缩效率高。

附图说明

图1为本发明基于无线传感器数据选择机制示意框图;

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