[发明专利]一种基于时空相关性的高能效无线传感网数据传输方法

摘要

本发明公开了一种基于时空相关性的高能效无线传感网数据传输方法，主要解决无线传感网中数据收集的高能耗问题。具体为联合双重预测和混合压缩感知技术来提高能效，在簇内传输的过程中，利用双重预测技术减少数据的时间冗余，在簇间传输的过程中，利用混合压缩感知降低数据的时间冗余信息，进一步降低能耗。同时设计了一种自适应的预测阈值选取方法在降低能耗的同时保证数据的精确度，提高了实用性。

主权项

1.一种基于时空相关性的高能效无线传感网数据传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1)自适应阈值选取：传输开始前，任一簇内成员i根据节点中的历史信息，通过以下优化方法，确定预测误差容忍阈值εi，即 m i n 2 E p + [ 2 - 2 Φ ( ϵ i σ i ) ] E s ]]> s . t . Φ ( ϵ i σ i ) > k 2 k - 2 ]]> [ 2 Φ ( ϵ i σ i ) - 1 ] ϵ i 2 ≤ λϵ i 2 ]]>其中，Ep和Es分别为节点进行一次预测和发送一次数据消耗的能量，Φ(g)表示高斯白噪声的累积分布函数，σi为噪声方差；步骤2)簇内数据传输：t时刻，任一簇内成员i基于预测模型和历史数据，预测该时刻的数据值并将其与实际观测值xi(t)比较，当预测误差时，节点i不发送数据，其对应的簇头基于相同的预测模型和历史数据计算出成员及簇头均存储用于后续时刻预测，反之，当预测误差大于容忍阈值时，节点i发送观测值xi(t)，簇头无需进行预测，直接获得观测值；步骤3)簇间数据传输：当簇头节点收集到所有成员的数据后，通过混合压缩感知方法将其数据序列多跳发送给汇聚节点，即，当任一簇头j实际需要传输的数据量(包括本簇成员的数据及从下行链路接收到的数据)小于汇聚节点压缩感知解码所需的数据维度M时，簇头j直接发送数据，反之，当总的数据量大于M时，簇头j利用对应的压缩感知测量系数，将数据序列编码为M维后发送；步骤4)汇聚节点数据重构：整个数据传输过程结束后，汇聚节点采用压缩感知恢复算法重构原始数据。