[发明专利]一种基于矩阵补全的无线传感网数据采集方法

摘要

本发明公开了一种基于矩阵补全的无线传感网数据采集方法。主要分为感知节点和基站两个环节。在感知节点中，感知节点采集一轮数据，再利用RLS自适应过滤算法估算该时刻的读数，如果实际感知数据与估计数据的误差值超过一定上限，则将节点编号、采集时刻、采集数据等信息传输给基站，否则不上传数据。在基站中，基站通过接受感知节点传输的数据，构建一个不完整的采集数据矩阵B，再对其利用矩阵补全重构算法进行补全，得到恢复后的矩阵B’，该矩阵存储了完整的感知数据。本发明可以有效地减少传感器节点的能耗，提高采样端工作效率，延长整个网络的生命周期。

主权项

一种基于矩阵补全的无线传感网数据采集方法，由节点和基站两个部分相互配合完成，其特征在于，节点部分具体包含以下步骤：步骤A1：节点初始化，清除之前的数据，设置估计误差θmax和采样时刻t；步骤A2：t＝0，感知节点采集首轮数据，每个节点将其节点编号i、采集时刻t及感知数据Xi(t)发送给基站节点；步骤A3：t＝t+1，感知节点继续采集一轮数据Xi(t)，并保存；步骤A4：节点利用RLS自适应过滤算法估算t时刻的读数Ci(t)；步骤A5：节点对数据进行自适应过滤评估，如果实际感知数据Xi(t)与估计数据Ci(t)的误差值超过θmax，则将Xi(t)、i、t传输给基站，否则不上传数据；步骤A6：如采集任务完成，则节点停止工作，否则，转入步骤A3；基站部分具体包含以下步骤：步骤B1：系统初始化，将之前的数据清空，设置网络节点总数K，以及采样处理周期T；步骤B2：构建一个K×T的二维矩阵B来存储节点提交的感知数据，矩阵元素的初始值均设为NaN；步骤B3：接收节点传输的数据；步骤B4：对接收到的数据，根据节点编号i、时间t和传输数据Xi(t)，从初始矩阵B中找到对应的位置，并用Xi(t)替换NaN；步骤B5：重复步骤B3和B4，直到一个周期T完成，这时得到一个不完整的采集数据矩阵B，B中存放了经RLS算法过滤后的感知数据；步骤B6：基站利用矩阵补全重构算法对感知数据矩阵B进行补全，得到恢复后的矩阵B’，该矩阵存储了完整的感知数据；步骤B7：基站将恢复后的感知数据提交到数据处理中心。