[发明专利]基于无线传感器网络中复合型数据的top-k查询方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术，尤其是基于无线传感器网络中复合型数据的top-k查询方法及系统。

背景技术

目前，无线传感器网络被广泛地应用于收集数据、监测环境，利用一个更高效和便捷的方式来实现低成本，低功耗且易部署等特点。在无线传感器网络中，怎样高效和快速地从传感器节点中获得所需数据，对于无线传感器网络来说，其节点通常由电池供电，因此如何让网络节点高效工作并延长网络寿命是无线传感器网络面临的主要难题之一。无线传感器网络中节点效率的高低往往是通过传感器节点执行一个特定的任务所消耗的能量来衡量的。对于无线传感器网络，通常的目的是从一系列无线传感器目标节点中通过单挑或者多跳的方式收集数据到一些汇点（这些数据或者节点的感知数据，或者是节点的内部状态数据），网络管理员或者用户可以对采集的数据进行实时地分析，掌握网络运行状况。然而，受到无线传感器网络中节点能量受限的影响和依据应用的具体需求，网络管理员通常控制无线传感器节点尽量减少不必要信息的传递，只传递关键信息。举例而言，假设我们在一定区域部署了一些无线传感器节点对整个区域的温度进行监控（以小时为单位采集温度信息），如果网络管理员想知道在过去一天之内该区域最高的平均温度（所有部署的无限传感器节点在同一时刻采集温度总和的平均值）是多少，采用的方法一般是让每个监控节点将每个采集到的温度数据都发送回数据中心（或者基站），在网络管理员收集到所有无线传感器节点在过去一天之内的所有数据之后，以集中式计算的形式获得。但是这样无疑造成了一些不必要的数据传输，浪费的网络资源。

目前，基于top-k查询的相关研究主要针对数据库相关研究领域，在分布式网络或无线传感器网络中几乎没有涉及到top-k查询技术，少部分涉及top-k查询的还是单一数据的top-k查询，上述提到的网络资源的浪费并不能得到相应的解决。有鉴于此，有必要提供一种技术方案，以解决上述提到的诸多不足。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供一种是基于无线传感器网络中复合型数据的top-k查询方法，从而实现节省网络资源的目的。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无线传感器网络中复合型数据的top-k查询方法，包括：

S10、将无线传感器网络中的某一节点设置为汇聚节点，其他节点设置为一般节点；

S20、所述一般节点基于采集到的信息生成自身的复合型数据，向汇聚节点发送所述复合型数据；其中，所述复合型数据包括测量数据以及测量数据对应的时间点；

S30、所述汇聚节点获取所有与所述汇聚节点距离为一跳的一般节点的复合型数据，得到复合型数据组，并基于自身的采集信息聚合获取到的复合型数据组，生成汇聚复合型数据；

S40、所述汇聚节点根据汇聚复合型数据以及所有与所述汇聚节点距离为一跳的一般节点的复合型数据生成复合型数据集合，并基于所述复合型数据集合进行查询，得到top-k数据对应时刻的范围以及最终的top-k数据。

其中，所述S30中所述汇聚节点生成汇聚复合型数据包括：在预先建立的宽度优先树中获取所有以所述汇聚节点为父节点的子节点的复合型数据，并将汇聚节点的采集信息聚合所述子节点的复合型数据，生成汇聚合型数据；其中，所述无线传感器网络用G=(V,E)表示，所述宽度优先树是基于图形G并以所述汇聚节点为根节点通过宽度优先算法建立的。

其中，所述子节点的复合型数据通过以下步骤获取：

基于所述子节点获取以所述子节点为根的子树；

选取所述子树中的一父节点，控制所述父节点采集自己子节点的复合型数据，并使所述父节点将自己持有的复合型数据与子节点的复合型数据进行聚合，得到所述父节点的新复合型数据；以及，控制所述父节点将新复合型数据发送给所述父节点的父节点；

重复执行上述数据聚合过程，直至所述子树中的所有节点完成以自己为父节点的子树的数据聚合，得到所述子节点的复合型数据。

其中，所述S40中所述汇聚节点通过以下步骤得到top-k数据对应时刻的范围：

S401、将所述汇聚复合型数据按测量数据的数值大小进行排序，得到最终汇聚复合型数据；控制所述子节点将子节点持有的复合型数据按测量数据的数值大小进行排序，得到所述子节点的最终复合型数据；