[发明专利]一种基于连通度分簇的数据压缩收集方法

摘要

本发明公开了一种基于连通度分簇的数据压缩收集方法。其主要步骤为：首先，节点将感知节点按地理位置划分成簇，并根据感知节点所属簇以及在簇中的位置，给感知节点编号；然后，感知节点根据相邻节点个数计算连通度，并选择每个簇中拥有最大选择参数值的节点作为簇头节点；其次，感知节点根据第个单位时间内采集的数据的期望和方差，判断是否将数据发送给簇头；最后，簇头对于待传输数据进行融合处理后得数据，再用测量矩阵进行测量，得到观测值来进行数据的传输。本发明不仅能有效压缩无线传感网络中的冗余数据，减少通信量，还能通过簇头轮换均衡网络中感知节点的能量消耗。

主权项

1.一种基于连通度分簇的数据压缩收集方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：初始化：1、n个感知节点独立的分布在一个L×M的方形区域，Sink节点位于方形区域的中心；2、所有感知节点具有相同的初始能量和传输速率，且都能获取自己的地理位置信息；所有数据传输均以最短路径进行传输；信道为无损信道；3、设定节点能量阈值为REf，当感知节点的剩余能量小于能量阈值时，节点死亡；设定簇头节点CHi在第t个单位时间内进行数据接收、处理和转发所消耗的能量ΔRE占t时刻前簇头节点CHi剩余能量的比例阈值为ε，其中0＜ε≤1；4、设定最佳簇头节点数占感知节点总数的比率为p(通常为5％—6％)，则所有感知节点按地理位置被分成个簇，并根据感知节点所属簇以及在簇中的位置对感知节点进行编号，编号记为c_i,j，其中i表示感知节点所属簇的编号i＝{1,2,…,k}，j表示感知节点在簇内的编号j＝{1,2,…}；步骤一：设定感知节点ci,j在一跳范围内主动广播其ID，非同一簇内的邻居节点收到该信息后丢弃，同一簇内的邻居节点更新自己的邻节点表并将节点本身的ID信息回复给节点ci,j；步骤二：节点ci,j收到邻居节点的回复信息后更新自己的邻节点表，当所有节点都更新完自身的邻节点表之后，节点ci,j统计与其直接相邻且位于同一簇内的节点数目，记为连通度Di,j；步骤三：所有感知节点向Sink节点发送Hello包，Hello包中包含的信息有：感知节点ci,j的剩余能量REi,j、连通度Di,j和到Sink节点的最小跳数di,j；步骤四：Sink节点根据Hello包计算网络中每个感知节点的选择参数βi,j，选择第i个簇中拥有最大βi,j值的节点作为簇头节点CHi，并回复Hello包，与第i个簇中的簇头节点CHi建立连接；步骤五：簇头节点CHi向簇内节点广播自己被选作簇头的信息；步骤六：当网络中出现δ以上的感知节点能量耗尽即网络陷入瘫痪状态或者目标数据收集完成，转步骤十二；否则转步骤七，δ为能量消耗完的感知结点占整个网络中感知结点的比值，它是一个无量纲比值；步骤七：在第t个单位时间内，簇内节点ci,j采集目标数据xi,j(t)，并计算该目标数据的期望Ei,j(t)和方差Si,j(t)；步骤八：当不等式满足或时，其中0＜α₁＜1，0＜α₂＜1，即感知节点c_i,j在第t个单位时间内采集的目标数据x_i,j(t)变化较大，则感知节点c_i,j向簇头节点CH_i发送第t个单位时间内采集的目标数据x_i,j(t)；否则，不向簇头节点CH_i发送目标数据；步骤九：簇头节点CHi收到第t个单位时间内簇内节点发送来的数据Xi(t)＝[xi,1(t) xi,2(t) … xi,q(t)]，其中1≤q≤hi，hi表示第i个簇中感知节点的总个数，簇头节点CHi对于待传输的数据Xi(t)进行融合处理后得数据X'i(t)，再将融合后数据X'i(t)，用测量矩阵Φ(Φ为高斯随机矩阵)进行测量，得到观测值Yi(t)＝Φ·X'i(t)；步骤十：簇头节点CHi将观测值Yi(t)发送给Sink节点；步骤十一：执行簇头轮换策略；步骤十二：结束。