本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種農(nóng)田無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間動(dòng)態(tài)耦合壓縮矩陣構(gòu)建方法，包括以下步驟：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獲取其任一采集參數(shù)的時(shí)間序列，所述時(shí)間序列為采集參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮周期的時(shí)間序列；從每個(gè)時(shí)間序列中分別選取一個(gè)特征數(shù)據(jù)，根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)和其歷史數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)變化率；根據(jù)所述數(shù)據(jù)變化率對(duì)所述傳感器節(jié)點(diǎn)的所有時(shí)間序列進(jìn)行排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)分析和對(duì)比各參數(shù)時(shí)間序列變化特性，對(duì)采集參數(shù)進(jìn)行排序形成壓縮矩陣，增強(qiáng)了壓縮矩陣內(nèi)部相鄰數(shù)據(jù)間的耦合性，從而在用如小波壓縮方式進(jìn)行壓縮時(shí)可以提高數(shù)據(jù)的壓縮效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種。
技術(shù)介紹
農(nóng)田無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行農(nóng)田環(huán)境參數(shù)信息的采集，具有其自身的特點(diǎn)，首先對(duì) 于農(nóng)田環(huán)境中的監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)如空氣溫濕度，土壤溫濕度，光照等信息，當(dāng)其跟隨自然環(huán) 境變化時(shí)，這些參數(shù)在空間維度上變化較小，即，位置鄰近的幾個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采集的同一參 數(shù)的數(shù)據(jù)具有較大的相似性，即數(shù)值大小接近且變化率接近，在時(shí)間維度上，同一傳感器節(jié) 點(diǎn)的同一采集參數(shù)的采集數(shù)據(jù)的變化較為緩慢，即同一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，其同一參數(shù)的鄰近 的幾個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)上采集的數(shù)據(jù)具有較大的相似性。而其中的一些參數(shù)如土壤濕度，在農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，經(jīng)常受到人工控制，當(dāng)這些參數(shù)受到人工控制時(shí)，受控參數(shù)會(huì)引起其他相關(guān) 參數(shù)的變化，如進(jìn)行人工灌溉時(shí)，土壤濕度為受控參數(shù)，在短時(shí)間內(nèi)數(shù)值差別會(huì)較大，其他 參數(shù)的變化比較慢，比如灌溉時(shí)，土壤濕度就是受控參數(shù)，變化很快，但土壤溫度和空氣濕 度則土壤濕度影響變化較慢，其相鄰節(jié)點(diǎn)的土壤濕度、土壤溫度和空氣濕度等也會(huì)受到該 土壤濕度的影響，只是變化較慢。 針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸前的處理，現(xiàn)有研究主要集中于數(shù)據(jù)壓縮方面，公 開(kāi)號(hào)為CN 101350827,專(zhuān)利技術(shù)名稱(chēng)為一種用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的小波漸進(jìn)數(shù)據(jù)壓縮方法的專(zhuān) 利提出一簇頭在接收傳感數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行小波變換，產(chǎn)生小波系數(shù)；當(dāng)小波系數(shù)達(dá)到一個(gè) 數(shù)據(jù)單元后，簇頭對(duì)其編碼壓縮并傳送編碼壓縮結(jié)果；簇頭繼續(xù)產(chǎn)生的小波系數(shù)生成下一 個(gè)數(shù)據(jù)單元，如此循環(huán)，形成漸進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮傳送。對(duì)于計(jì)算能力和能量有限的無(wú)線(xiàn)傳感器 而言采用這種方法計(jì)算量較大，且這種方法沒(méi)能充分利用傳感器節(jié)點(diǎn)采集的各個(gè)參數(shù)之間 的耦合性、同一參數(shù)的空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性（耦合性），壓縮效率不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提供一種，使形成 的壓縮矩陣的各參數(shù)之間是按照耦合性進(jìn)行排序的，從而可以提高數(shù)據(jù)的壓縮效率。 本專(zhuān)利技術(shù)提供一種，包括以 下步驟： 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獲取其任一采集參數(shù)的時(shí)間序列，所述 時(shí)間序列為采集參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮周期的時(shí)間序列； 從任意一個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的每個(gè)時(shí)間序列中分別選取一個(gè)特征數(shù)據(jù)，根據(jù)所述特征數(shù) 據(jù)和其歷史數(shù)據(jù)獲取用于表示參數(shù)變化特性的數(shù)據(jù)變化率； 根據(jù)所述數(shù)據(jù)變化率對(duì)所述傳感器節(jié)點(diǎn)的所有時(shí)間序列進(jìn)行排序形成所述傳感 器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣。 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述數(shù)據(jù)變化率對(duì)所述傳感器節(jié)點(diǎn)的所有時(shí)間序列進(jìn)行排序形 成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣具體包括： 判斷所有時(shí)間序列中是否存在數(shù)據(jù)變化率大于第一變化率閾值的時(shí)間序列； 若存在，按照第一規(guī)則對(duì)所有時(shí)間序列排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣； 若不存在，按照第二規(guī)則對(duì)所有時(shí)間序列排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣。 優(yōu)選的，所述按照第一規(guī)則對(duì)所有時(shí)間序列排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣 具體包括： 判斷數(shù)據(jù)變化率大于第一變化率閾值的時(shí)間序列的數(shù)量； 當(dāng)所述數(shù)量為一時(shí)，將該數(shù)據(jù)變化率對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列作為壓縮矩陣的首列，其余 時(shí)間序列按照數(shù)據(jù)變化率由大到小的順序依次排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣； 當(dāng)所述數(shù)量大于等于二時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)周期和所述數(shù)據(jù)變化率獲取第一時(shí)間序列集 合中各時(shí)間序列的主變量系數(shù)；所述第一時(shí)間序列為數(shù)據(jù)變化率大于第一變化率閾值的各 時(shí)間序列形成的數(shù)據(jù)集合；所述預(yù)設(shè)周期大于采集時(shí)間間隔； 將主變量系數(shù)最大的時(shí)間序列作為首列首列、第一時(shí)間序列中的其余時(shí)間序列按 照數(shù)據(jù)變化率由大到小的順序依次排列在首列之后形成壓縮矩陣的前半部，第二時(shí)間序列 集合中各時(shí)間序列隨機(jī)排序形成壓縮矩陣的后半部，所述壓縮矩陣前半部和壓縮矩陣后半 部共同構(gòu)成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣，其中，所述第二時(shí)間序列集合為數(shù)據(jù)變化率小于 等于第一變化率閾值的時(shí)間序列形成的數(shù)據(jù)集合。 優(yōu)選的，所述按照第二規(guī)則對(duì)所有時(shí)間序列排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣 具體包括： 根據(jù)各時(shí)間序列中的各采集數(shù)據(jù)和其歷史數(shù)據(jù)獲取各時(shí)間序列的自然狀態(tài)數(shù)據(jù) 變化率； 將所有時(shí)間序列按照所述自然狀態(tài)數(shù)據(jù)變化率由大到小的順序依次排序形成所 述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣。 優(yōu)選的，通過(guò)下式獲取所述數(shù)據(jù)變化率 其中，bps(t)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s的數(shù)據(jù)變化率，ps(t)為傳感器節(jié)點(diǎn)p 的采集參數(shù)s的采集時(shí)間點(diǎn)t的采集數(shù)據(jù)，p' s(t_k)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s的采 集時(shí)間點(diǎn)t的采集數(shù)據(jù)在預(yù)設(shè)周期前的相當(dāng)值，ps(t-l)和p' s(t-l)分別為傳感器節(jié)點(diǎn)p 的采集參數(shù)s的采集時(shí)間點(diǎn)t的采集數(shù)據(jù)的前一相鄰采集數(shù)據(jù)和相鄰采集數(shù)據(jù)的采集時(shí)間 點(diǎn)的相當(dāng)值，s(t-l_k)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s的采集時(shí)間點(diǎn)t的采集數(shù)據(jù)的前 一相鄰采集數(shù)據(jù)的所述預(yù)設(shè)周期前的相當(dāng)數(shù)據(jù)值V s(t_2)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s 的采集時(shí)間點(diǎn)t的采集數(shù)據(jù)的前面第二個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的相當(dāng)值，k為所述預(yù)設(shè)周期的采集 點(diǎn)數(shù)； p' s(x)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s的第X采集時(shí)間點(diǎn)的相當(dāng)值，ps (X)為傳感 器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s的時(shí)間序列內(nèi)第X采集時(shí)間點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，ps(X)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的 采集參數(shù)S的時(shí)間序列中的第X采集時(shí)間點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，P s (X-f)為傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參 數(shù)S的時(shí)間序列內(nèi)Ps(X)之前距離Ps(X)最近的非0采集數(shù)據(jù)；ε為大于0,小于等于0.05 的實(shí)數(shù)。 優(yōu)選的，通過(guò)下式獲取所述主變量系數(shù) 其中，I為在第一時(shí)間序列集合中的第r個(gè)時(shí)間序列中，對(duì)所述第r個(gè)時(shí)間序列中 每個(gè)采集數(shù)據(jù)分別計(jì)算數(shù)據(jù)變化率時(shí)，從當(dāng)前采集數(shù)據(jù)向前統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)變化率連續(xù)大于所 述第一變化率閾值的采集數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)；λ、γ均為預(yù)設(shè)值，m為所述第一時(shí)間序列集合中時(shí) 間序列的個(gè)數(shù)，j為所述第一時(shí)間序列集合中各時(shí)間序列的序號(hào)，W為所述第一時(shí)間序列集 合中第 r個(gè)時(shí)間序列的數(shù)據(jù)變化率，bj為所述第一時(shí)間序列集合中的第j個(gè)時(shí)間序列的數(shù) 據(jù)變化率。 優(yōu)選的，通過(guò)下式獲取所述自然狀態(tài)數(shù)據(jù)變化率 ?κ.為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參數(shù)s的自然狀態(tài)數(shù)據(jù)變化率，i為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采 集參數(shù)s的采集時(shí)間點(diǎn)的序數(shù)，1為傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s在一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮周期內(nèi)的最 大采集時(shí)間點(diǎn)數(shù)，P' s(_i)為傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s在第i個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的相當(dāng)值， s(-i_l)為傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s在第-i-Ι個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的相當(dāng)值，ps(-i_2)為 傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s在第-i_2個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)； p' s(x)為傳感器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s的第X采集時(shí)間點(diǎn)的相當(dāng)值，ps(X)為傳感 器節(jié)點(diǎn)P的采集參數(shù)s的時(shí)間序列內(nèi)第X采集時(shí)間點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，p s(X)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的 采集參數(shù)s的時(shí)間序列中的第X采集時(shí)間點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，ps (x-f)為傳感器節(jié)點(diǎn)p的采集參 數(shù)s的時(shí)間序列內(nèi)ps(X)之前距離ps( X)最近的非0采集數(shù)據(jù)；ε為大于0,小于等于0.05 的實(shí)數(shù)。 進(jìn)一步地，在所述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獲取其任一采集參數(shù) 的時(shí)間序列之后，從每個(gè)時(shí)間序列中分別選取一個(gè)特征數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括： 根據(jù)每個(gè)時(shí)間序列中任一采集數(shù)據(jù)和其歷史數(shù)據(jù)獲取所述采集參數(shù)的時(shí)間異常 閾值和時(shí)間序列中每個(gè)采集數(shù)據(jù)的第一幅度變化率； 當(dāng)所述采集數(shù)據(jù)和其鄰居采集數(shù)據(jù)均為第一幅度變化率大于等于所述時(shí)間幅度 異常閾值的時(shí)間異常數(shù)據(jù)時(shí)，用所述采集數(shù)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種農(nóng)田無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)參數(shù)間動(dòng)態(tài)耦合壓縮矩陣構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獲取其任一采集參數(shù)的時(shí)間序列，所述時(shí)間序列為采集參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮周期的時(shí)間序列；從每個(gè)時(shí)間序列中分別選取一個(gè)特征數(shù)據(jù)，根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)和其歷史數(shù)據(jù)獲取用于表示參數(shù)變化特性的數(shù)據(jù)變化率；根據(jù)所述數(shù)據(jù)變化率對(duì)所述傳感器節(jié)點(diǎn)的所有時(shí)間序列進(jìn)行排序形成所述傳感器節(jié)點(diǎn)的壓縮矩陣。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李飛飛，繆祎晟，吳華瑞，朱華吉，郝鵬，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11
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