一种基于非阈值的无线传感器网络节点数据压缩方法

摘要

本发明涉及无线传感器网路节点数据压缩技术领域，尤其涉及一种基于非阈值的无线传感器网络节点数据压缩方法，本发明方法在保证用户所要求数据压缩比或数据重构精度的前提下，对在一段时间内无线传感器网络节点所采集时间序列数据流有效地进行分段折线压缩，降低了传感器节点的能耗，延长网络生命周期；由于其基于非阈值的特点，使得用户无需具备监测对象的任何先验知识，即可进行数据的有效压缩，适用于各类具有不同波动特征的时间序列数据的压缩，可广泛地应用于需要长期监测的无线传感器网络节点数据的压缩。

主权项

一种基于非阈值的无线传感器网络节点数据压缩方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：无线传感器网络当前级的节点在一段时间内采集的时间序列数据组成时间序列数据集合，表示为D={d1,d2,d3,…,di，di+1,…,dn}，集合D中的元素di表示节点在第i时刻所采集的数据，i为1，2，……,n；步骤二：无线传感器网络节点计算时间序列数据集合D中的每一个元素di的边缘幅度，形成边缘幅度集合E(D)={e1,e2,e3,…,ei, ei+1,…,en},其中ei为 di的边缘幅度，边缘幅度ei的计算公式为：ei=∑(di+t*(di+t‑di))其中1≤i≤n,‑u≤t≤u,u表示对时间序列数据集合D的检测窗口长度，检测窗口以第i时刻为中心，*为离散卷积运算，卷积后序列累积求和作为di的边缘幅度ei；步骤三：无线传感器网络节点计算边缘幅度集合E(D)中的每一个元素ei的边缘强度集合W(D)={w1,w2,w3,…,wi,wi+1,…,wn},其中ei的边缘强度记为wi；步骤四：根据设定的数据压缩比，计算边缘点的个数N，并计算在同等边缘强度下的时间序列数据集合D与其分段折线表示之间的拟合误差E，根据拟合误差E值，从大到小依次选出N个拟合误差E值对应的数据集合D的值作为边缘点；所述的时间序列数据集合D与其分段折线表示之间的拟合误差E计算方法为：首先计算时间序列数据集合D的分段折线：DL=，然后计算数据集合D的拟合序列为DLc=(d1c,d2c,…,dnc)，再计算拟合误差E，计算公式为： E = Σ i = 1 n ( d i - d i c ) 2 其中dic的计算公式为： d i c = d k + d j - d k j - k × ( i - k ) 式中dk、dj是边缘点，di是dk、dj之间一点，0 η = ( 1 - N n ) × 100 % , N = n × ( 1 - η ) 式中，η为给定的数据压缩比，n为时间序列数据集合D的长度；步骤五：利用选取的N个边缘点对时间序列数据集合D进行分段折线压缩，无线传感器网络节点将选取的边缘点发送到上一级节点；步骤六：上一级节点将接收到的边缘点作为采集的时间序列数据；步骤七：重复步骤一～步骤六，直至上一级节点为Sink网关节点时完成数据压缩。