[发明专利]一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法

说明书

本发明公开了一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法，其中，向量表示在离散时间t＝1,2,…时刻N个节点的读数，每一行的一个元素代表一个节点在此时刻的读数。Sink节点通过一个L行N列的随机数据采集矩阵(或称为感知矩阵)得到压缩后的L维测量值。随后在Sink节点内部将测量值重构出全局数据，并估计出误差，给节点的随机数据采集部分一个反馈参数。本发明可针对不同类型的所采集到的数据动态调整相关参数，在未知目标数据类型的统计信息的情况下，以较少的通信量得到精确的全局数据。

技术领域

本发明属于无线传感器网络领域，具体设计一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)就是由大量部署在监测区域内的廉价微型传感器节点组成，通过无线网络传输方式形成的一个多跳的自组织、自适应的智能网络系统，其目的是合作地感知、收集并处理网络覆盖区域的信息，发送给管理者。WSN用于数据采集时，根据需求选用合适的路由方法后，为进一步提高能量的利用效率，考虑在数据采集和传输的过程中压缩数据，从而直接减少通信的数据量。

发明内容

本发明的目的在于克服针对无线传感器数据采集中通信量大的问题，提出了一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法。

本发明采用的技术方案是：一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法，

其中，向量表示在离散时间t＝1,2,…时刻N个节点的读数，每一行的一个元素代表一个节点在此时刻的读数。Sink节点通过一个L行N列的随机数据采集矩阵(或称为感知矩阵)得到压缩后的L维测量值y(t)＝Φ(t)x(t)。随后在Sink节点内部将测量值重构出全局数据，并估计出误差，给节点的随机数据采集部分一个反馈参数。

(1)传感器节点

在WSN中，随机数据采集由传感器节点分布式进行，在任意时刻，只有部分节点将自己的数据传输给Sink节点，在采集中直接将数据压缩，每个节点是否传输数据的概率由参数p_tx(t)决定。p_tx(t)取决于压缩数据重构阶段的重构误差。

(2)Sink节点

压缩数据的重构在Sink节点内完成，共有三个功能：Sink节点接收到传感器节点传来的数据压缩后的测量值y(t)，重构出原始数据的估计值获取过去K个时刻的重构数据用来作为重构阶段的数据训练集记作根据误差估计的值计算出p_tx(t)，并将p_tx(t)发送给传感器节点，当误差小于阈值时说明精度足够，减少需要发送数据的节点数量以降低能耗，误差大于阈值时提高节点数量降低误差。

本发明可针对不同类型的所采集到的数据动态调整相关参数，在未知目标数据类型的统计信息的情况下，以较少的通信量得到精确的全局数据。

附图说明

图1是本发明的高效数据采集方法架构图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

高效的数据采集方法必须利用节点采集到的数据的相关性，用合适的方法对数据进行稀疏化。该发明还需要用尽量少的节点采集到的数据精确地还原出全局数据，降低网络的数据传输量，并保证数据的准确性。

如图1所示，本发明提供的一种用于无线传感器网络的高效数据采集方法，包括随机数据采集、压缩数据重构、误差估计和反馈四个模块。

随机数据采集模块