[发明专利]一种基于云服务平台的数据计算控制系统

权利要求书

1.一种基于云服务平台的数据计算控制系统，其特征在于，所述基于云服务平台的数据计算控制系统包括：

数据接入模块，与中央控制模块连接，用于对外部数据进行预处理，得到待计算数据；

所述数据接入模块的数据聚合方法的步骤如下：

步骤一，在面积为S＝L*L的部署区域内，随机分布N个同构的无线传感器节点，sink节点位于部署区域之外，节点处理整个无线传感器网络内收集到的数据；

步骤二，非均匀成簇

sink节点位于部署区域的上方；首先部署区域X轴划分为S个泳道，所有泳道有相同的宽度w，并且每个泳道的长度与部署区域的长度相等；用从1到s作为泳道的ID，最左端的泳道的ID为1，然后每个泳道沿着y轴划分为多个矩形网格，每个泳道中的每个网格都被定义一个水平，最下端的网格的水平为1，每个网格和每个泳道有相同的宽度w；每个泳道中网格的个数、长度与泳道到sink的距离有关；通过设置网格的长度来调整网格的大小；针对不同的泳道，距离sink越远的泳道含有的网格数目越小；针对同一泳道，距离sink越远的网格的长度越大；A中含有S个元素，第k个元素表示在第k个泳道中网格的数目；每个网格用一个数组(i，j)作为ID，表示第i个泳道有水平j；定义S个数组表示网格的长度，第v个数组H_v表示第v个泳道中网格的长度，并且H_v的第w个元素h_vw表示网格(v，w)的长度；网格(i，j)的边界为：

o_x+(i-1)×w＜x≤o_x+i×w

非均匀网格划分好之后进行成簇阶段；算法分为很多轮进行，在每轮中选取每个网格中剩余能量最大的节点作为簇首节点，其余节点根据就近原则加入簇，然后再进行数据聚合；

步骤三，格拉布斯预处理

传感器节点需要对收集的数据进行预处理，然后再向簇首节点传输数据；采用格拉布斯预准则对传感器节点所采集到的数据进行预处理假设某个簇首节点含有n个传感器节点，传感器节点收集到的数据为x₁,x₂,…,x_n，服从正态分布，并设：

根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：

给定显著性水平α＝0.05之后，测量值满足g_i≤g₀(n,α)，则认为测量值有效，测量值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；

步骤四，自适应聚合算法

通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个传感器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的权值；选用簇中的传感器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；

某个簇中有个传感器节点，用维列向量D＝(d₁,d₂,…,d_n)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中l_i的计算公式为：

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

其中w_i为相应的权值；

配置模块，与中央控制模块连接，用于对待计算数据进行预设数量个计算；

中央控制模块，与数据接入模块、配置模块、计算执行模块、数据添加模块、公式编辑模块、云存储服务模块、数据安全模块连接，用于调度各个模块正常工作；

所述中央控制模块的时频重叠MASK的信号模型表示为：

其中，N为时频重叠信号的信号分量个数，n(t)是加性高斯白噪声，s_i(t)为时频重叠信号的信号分量，其表示为式中A_i表示信号分量的幅度，a_i(m)表示信号分量的码元符号，p(t)表示成型滤波函数，T_i表示信号分量的码元周期，f_ci表示信号分量的载波频率，表示信号分量的相位；MASK信号的循环双谱的对角切片谱表示为：

其中，y(t)表示MASK信号，α是y(t)的循环频率，f_c表示信号的载波频率，T是信号的码元周期，k为整数，C_a,3表示随机序列a的三阶累积量，δ()是冲激函数，P(f)是成型脉冲函数，表达式为：

对循环双谱的对角切片谱取f＝0截面得到：

对于MASK信号，其循环双谱的对角切片谱的f＝0截面，在处存在峰值，并携有信号的载频信息；由于循环双谱的对角切片谱满足线性叠加性，则时频重叠MASK信号循环双谱的对角切片谱的表达式为：

其中，是常数，与第i个信号分量的调制方式有关，T_i是第i个信号分量的码元周期；

计算执行模块，与中央控制模块连接，用于将待计算数据存储至云存储服务模块的内存中，并通过分布式SQL计算引擎进行计算得到计算结果；其中，分布式SQL计算引擎由通过对开源SQL引擎与分布式计算中间件基层进行改造得到；

数据添加模块，与中央控制模块连接，用于添加数据源；

公式编辑模块，与中央控制模块连接，用于编辑数据计算公式；

云存储服务模块，与中央控制模块连接，用于存储数据计算信息；

数据安全模块，与中央控制模块连接，用于对数据进行安全加密；

所述数据安全模块的加密方法包括：

S1初始化建立算法：首先输入包含所有属性的属性集合U，属性在不同的分层中；然后选择一个阶为N＝p₁p₂p₃双线性复合群G，p₁、p₂、p₃为不相同的素数，令表示阶为p_i的子群，i＝1,2,3；然后选择随机指数a和α、随机群元素其中，a,α∈Z_N，Z_N表示1至N-1的整数；对于U中的|U|个属性元素，选择对应的群元素则公共参数PK和主密钥MSK分别为:

PK＝{N,g,g^α,e(g,g)^a,h₁,......,h_|U|}；

MSK＝{α,X₃}；

其中，e(g,g)^a表示双线性对；

S2令属性集合S为属性集合U的分层子集，根据属性集合S、公共参数PK、消息M和一个提前生成的分层门限访问结构(M_V,ρ)将属性集合U所有层次的属性均用一个表达式进行加密得到密文CT，其中，函数ρ表示分层访问结构M_V中的行到属性的映射；令属性集合S的每一层的属性数量超过该层门限，使S满足分层的访问结构；

S3通过主密钥MSK和属性集合S，结合步骤S1中的子群生成密钥SK；

S4通过访问结构M_V对应的密文CT和属性集合S对应的密钥SK恢复出消息。

2.如权利要求1所述基于云服务平台的数据计算控制系统，其特征在于，所述数据安全模块包括：密钥生成模块、明文预处理模块、加密模块、解密模块；

密钥生成模块，用于生成系统初始的公开参数和主密钥，当接收到访问用户发出的请求时，其为加密模块分发系统公开参数，且为每个访问用户生成对应的私钥，并在云存储服务模块的请求下参与云存储服务模块与用户接入模块接入的访问用户之间的共享会话密钥的协商；

明文预处理模块，用于对用户属主客户端上的明文信息进行预处理；

加密模块，用于对预处理后的明文信息进行三重加密，得到三重加密密文，并采用数字信封技术对三重加密密文进行封装后存储到所述云存储服务模块；

解密模块，用于将云存储服务模块上的封装好的三重加密密文解密得到明文信息。