[发明专利]基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法

权利要求书

1.基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：初始化网络中每个节点的数据包，每个节点的数据包由下一节点ID、当前节点的系数、当前节点ID和当前节点的数据四部分组成，其中，节点i的数据包P(i)初始化为：下一节点节点i的系数节点i的IDP(i).mem＝i、节点i的数据N为节点总数，随机等概率地从{+1,-1}中选择，X_i为节点i获得的T个时刻的原始数据序列且其维度为T×1，为时间观测矩阵，T1表示X_i经过时间压缩后的维度；

步骤2：从步骤1初始化的节点中选取源节点，若某节点大于预设概率p则确定其为源节点；

步骤3：即将广播的节点i在广播前根据二跳邻居信息选取其下一跳的候选节点k，并将其存入数据包中，P(i).nex＝k；

步骤4：节点j接收到节点i的数据包后，比较P(j)与P(i)中有无来自同一节点的信息，若则将节点i的数据合并到节点j中，且更新节点j的数据包P(j)为：

步骤5：步骤4中所有更新过数据包的节点判断本节点是否被其父节点i选中，若被选中即P(i).nex＝j，则该被选中节点成为待广播节点，重复步骤3，直至没有节点需要广播；

步骤6：整个广播过程结束后，汇聚节点从网络传输的终节点中收集M个数据包，形成一个映射矩阵并采用压缩感知的译码方法重构出原始数据。

2.根据权利要求1所述的基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，步骤1中随机等概率地从{+1,-1}中选择。

3.根据权利要求1所述的基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，时间观测矩阵的设计方法为：

(1)基于历史数据，建立数据库代表此网络中的N个节点在过去T个时刻的传感数据，初始化时间稀疏字典Ψ_t和空间稀疏字典Ψ_s均为过完备DCT矩阵，则X被表示为：

其中，为稀疏矩阵，K为时间稀疏字典的长度；

(2)使用数据库X，利用KSVD思想对时间稀疏字典Ψ_t进行更新，得到更新后的时间稀疏字典Ψ_t′；

(3)将时间观测矩阵初始化为随机高斯矩阵Φ_t⁰，令A_t＝Φ_t⁰Ψ_t′，使误差最小的Φ_t即为所设计的时间观测矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，步骤3中下一跳的候选节点k的选择方法包括以下两种情况：

(1)节点i为源节点时：

k＝argmax_k|Ω(k)\Ω(i)|

s.t.k∈Ω(i)

式中，Ω(·)表示邻居节点集合，\表示两个集合的差集，|·|表示集合中元素的个数；

(2)节点i为中间节点时：

k＝argmax_k|Ω(k)\Ω(f)|

s.t.k∈Ω(i)\Ω(f)

式中，节点f表示中间节点i的父节点。

5.根据权利要求1所述的基于时空压缩网络编码的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，步骤6中X代表此网络中的N个节点在过去T个时刻的传感数据，Φ_s代表空间观测矩阵。