[发明专利]一种超长线状环形无线网络数据压缩方法

说明书

本发明涉及一种超长线状环形无线网络数据压缩方法，无线网络中的各个传感器按照超长线状环形分布式数据传递模型进行布置，所有传感器节点被划分为若干个簇，每个簇中的传感器节点包括一个簇头节点和若干非簇头节点；对非簇头节点中的数据初始序列采用环状分布式5/3整数小波分频算法变换后得到小波系数序列，对小波系数序列中的高频系数序列采用阈值过滤得简化小波系数序列，最终将简化小波系数序列传输至簇头节点，在簇头节点中，对简化小波系数序列通过准游程编码进行数据压缩，传输至基站节点。与现有技术相比，本发明降低了分簇的整体功耗，提升了数据压缩率，改善了压缩效果，同时，能够进一步的地降低丢包率，改善信道状况。

技术领域

本发明涉及一种数据压缩方法，尤其是涉及一种超长线状环形网络数据压缩方法。

背景技术

无线传感器网络作为新一代的通信网络，通过广泛分布的网络传感器节点，对环境进行长期有效的智能监测。比如，应用于地铁隧道监测系统的超长线状无线传感网络，利用低功耗、低成本的大量无线传感器节点，监测地铁隧道情况，具有非常广的应用场景和非常好的应用效果。

无线传感器网络的传节点需要在长时间内周期性地向网络传输数据，数据量大且传输能耗高。无线传感器网络的能量问题一直是限制其广泛应用的瓶颈所在。

同时，无线传感器网络中当簇内具有大量的传感器节点时，这些节点的数据都直接传递给簇头节点，会增加数据传输的丢包率以及造成信道堵塞。考虑到无线传感网络数据的空间相关性较强，现有的方法是通过一些分布式的数据压缩算法来改善数据传输效果。但是，普通基于无线传感网络的数据压缩方法在超长线状结构下性能低下，无法进行大量节点的高效运行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超长线状环形无线网络数据压缩方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超长线状环形无线网络数据压缩方法，无线网络中的各个传感器按照超长线状环形分布式数据传递模型进行布置，所有传感器节点被划分为若干个簇，每个簇中的传感器节点包括一个簇头节点和若干非簇头节点，并且传感器节点形成多个依次排序的检测环，按检测环的空间排序完成传感器节点中的数据传递；在数据传递过程中，对非簇头节点中的数据初始序列采用环状分布式5/3整数小波分频算法变换后得到小波系数序列，对小波系数序列中的高频系数序列采用阈值过滤得简化小波系数序列，最终将简化小波系数序列传输至簇头节点，在簇头节点中，对简化小波系数序列通过准游程编码进行数据压缩，传输至基站节点。

进一步地，所述的阈值过滤具体包括：每完成一次小波提升运算之后，对高频系数序列中绝对值低于设定阈值的高频系数置0且不进入下一轮的提升运算。

进一步地，环状分布式5/3整数小波变换过程中，每个传感器节点采集数据作为小波变换的信号向量的一个分量，将传感器节点分割成偶节点和奇节点，其中，偶节点将采集的数据发送给其相邻的奇结点，在奇节点上完成小波系数的运算，得到由组成的一级小波变换系数,过滤仅将进行新一轮的小变换获取二级小波变换系数，直至完成设定k次变换次数后得到k级小波变换系数，其中表示偶节点的小波系数，表示奇节点的小波系数。

进一步地，环状分布式5/3整数小波变换过程中，输入序列的首部和尾部连接，组成一个传感器节点环。

进一步地，所有小波变换的系数可根据小波逆运算获得所有节点的原始数据，其计算表达式为：

其中，[]表示数值取整运算，表示第k+1级的第n个奇节点的小波系数，表示第k级的第2n+1个偶节点的小波系数，表示第k级的第2n个偶节点的小波系数，表示第k级的第2n+2个偶节点的小波系数，表示第k+1级的第n个偶节点的小波系数，表示第k级的第2n个偶节点的小波系数，表示第k+1级的第n-1个奇节点的小波系数，表示第k+1级的第n个奇节点的小波系数，k和n为0和正整数。