用于无线传感器网络的小波渐进数据压缩方法

摘要

本发明公开了一种用于无线传感器网络的小波渐进数据压缩方法，簇头在接收传感数据的同时进行小波变换，产生小波系数；当小波系数达到一个数据单元后，簇头对其编码压缩并传送编码压缩结果，簇头继续产生的小波系数生成下一个数据单元，循环进行上述操作，形成渐进的数据压缩传送。本发明解决了无线传感器网络中簇头存储容量与传感数据总量不匹配的问题，以及小波变换带来了边界效应问题。本发明适用于基于分簇的传感器网络模型。

主权项

1.一种用于无线传感器网络的小波渐进数据压缩方法，簇头在接收传感节点传送的数据的同时进行小波变换，产生小波系数；当小波系数达到一个数据单元后，簇头对其编码压缩并传送编码压缩结果，簇头继续产生的小波系数生成下一个数据单元，循环进行上述操作，形成渐进的数据压缩传送，其特征是，设上述小波变换的级数为K，小波函数的支撑长度为L，簇内工作节点的数目为N，分别为S₀-S_N-1，单个传感器节点一轮传送的数据量为D，渐进的数据压缩传送包括如下步骤：1)对簇头的存储器划分成三部分：滤波器缓存Matrix_f_i，大小为：Matrix_f_i＝LD，其中0≤i≤K；边界延拓缓存Matrix_e，大小为：Matrix_e＝K(L-2)D和小波系数缓存Matrix_w，大小为：Matrix_w＝M-K(2L-2)D，其中M表示簇头的存储容量；2)簇内各工作节点对自身存储的时间序列数据做K级小波变换，并对小波系数进行编码；3)将簇内工作节点结成环，并对环上节点编号成S₀-S_N-1，形成基于环的数据传送协议，环上节点依次向簇头传送编码后的数据，簇头接收的数据形成了一个环状结构，从节点S₀开始到S_N-1依次向簇头传送数据，簇头对收到的数据进行解码，并按行存入滤波器缓存Matrix_f_k；设节点S₀-S_N-1传送的数据分别为D₀-D_N-1，并将所述D₀-D_N-1数据存储于边界延拓缓存Matrix_e，并将其看作是新增假想的节点S_N到S_N+L-3存储的数据；4)对上述Matrix_f_k进行第k级列变换，其中1≤k≤K，生成一行高频小波系数和一行低频小波系数，将高频小波系数存入小波系数缓存Matrix_w；矩阵Matrix_f_k中的元素依次上移2行；若k＜K，则将低频小波系数存入Matrix_f_k+1，否则将低频小波系数存入Matrix_w；5)环上依次下两个节点设为第i-2和第i-1个节点，向簇头传送数据，簇头对接收的数据进行解码，并将其分别存入Matrix_f₁的第L-2和第L-1行；6)如果为0，其中表示向下取整运算，那么簇头对Matrix_w存储的小波系数进行编码，将编码结果向上一级簇头传送；7)如果i＜N+L-3，重复第三步、第四步和第五步，否则簇内工作节点一轮数据传送完毕，从第一步起开始下一轮数据传送。