專利名稱：一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法及裝置。
背景技術(shù)：
周期性的環(huán)境監(jiān)測是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用之一，例如監(jiān)測河流湖泊的水質(zhì)，觀測果園菜棚里的微環(huán)境氣候變化等。組成網(wǎng)絡(luò)的每個傳感器節(jié)點(diǎn)作為一個觀測點(diǎn)，以固定的信號采樣速率測量環(huán)境參數(shù)，將采集的數(shù)據(jù)上報匯聚節(jié)點(diǎn)。上報過程中不做數(shù)據(jù)融合處理，匯聚節(jié)點(diǎn)記錄每個傳感器節(jié)點(diǎn)上報的數(shù)據(jù)序列，從而為應(yīng)用提供全面、完整的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。從一方面來看，如果網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目很多，并且傳感器的采樣速率很高， 所有節(jié)點(diǎn)環(huán)境觀測所形成的數(shù)據(jù)量將很大。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量有限、通信能力較低，每個傳感器節(jié)點(diǎn)完整上報所采集的數(shù)據(jù)，將給整個網(wǎng)絡(luò)帶來極大的負(fù)擔(dān)。另一方面來看，任何測量都會出現(xiàn)誤差，并且應(yīng)用本身也對誤差有一定的容忍度。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以采取如下規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。如果傳感器當(dāng)前采集數(shù)據(jù)與最近一次上報數(shù)據(jù)的差異在一個合理的誤差限度內(nèi)，傳感器不上報當(dāng)前數(shù)據(jù)。如果基站沒有收到傳感器上報的數(shù)據(jù)，即認(rèn)為傳感器觀測的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化。事實(shí)上，誤差限度不僅決定了數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時也決定了網(wǎng)絡(luò)流量的大小。如果誤差限度越小，那么傳感器上報的數(shù)據(jù)就越多；相反，如果誤差限度越大，那么傳感器上報的數(shù)據(jù)就越少。因此如何在避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和改善數(shù)據(jù)質(zhì)量之間找到一個合理的平衡點(diǎn)是當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中亟待解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請實(shí)施例提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法及裝置，該方法可以動態(tài)調(diào)整誤差限度，從而可以調(diào)節(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)的待上報數(shù)據(jù)的生成速率，以實(shí)現(xiàn)在避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和改善數(shù)據(jù)質(zhì)量之間可以找到一個合理的平衡點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法，包括判斷傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集的測量數(shù)據(jù)與該傳感器節(jié)點(diǎn)最近一次上報的數(shù)據(jù)的差值的絕對值是否大于誤差限度值；如果是，將所述測量數(shù)據(jù)作為一個待上報數(shù)據(jù)，并放入到一個緩沖區(qū)隊(duì)列中，同時計算所述測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率；如果否，將所述測量數(shù)據(jù)丟棄；將所述產(chǎn)生速率分別與預(yù)設(shè)上限速率、預(yù)設(shè)下限速率進(jìn)行比較；當(dāng)所述產(chǎn)生速率>所述預(yù)設(shè)上限速率時，計算誤差限度值的增大速率，按照所述增大速率調(diào)整誤差限度值；當(dāng)所述產(chǎn)生速率< 所述預(yù)設(shè)下限速率時，計算誤差限度值的減小速率，按照所述減小速率調(diào)整誤差限度值。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法，其特征在于，包括 判斷傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集的測量數(shù)據(jù)與該傳感器節(jié)點(diǎn)最近一次上報的數(shù)據(jù)的差值的絕對值是否大于誤差限度值； 如果是，將所述測量數(shù)據(jù)作為一個待上報數(shù)據(jù)，并放入到一個緩沖區(qū)隊(duì)列中，同時計算所述測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率；如果否，將所述測量數(shù)據(jù)丟棄； 將所述產(chǎn)生速率分別與預(yù)設(shè)上限速率、預(yù)設(shè)下限速率進(jìn)行比較； 當(dāng)所述產(chǎn)生速率之所述預(yù)設(shè)上限速率時，計算誤差限度值的增大速率，按照所述增大速率調(diào)整誤差限度值；當(dāng)所述產(chǎn)生速率< 所述預(yù)設(shè)下限速率時，計算誤差限度值的減小速率，按照所述減小速率調(diào)整誤差限度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率為V，V =- -—(1_其中表示當(dāng)前測量數(shù)據(jù)生成的時刻，I1表示最近一次待 V0M測量數(shù)據(jù)生成的時刻，Vtjld表示時刻I1時計算得到的測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率，α (O < a ^ I)是權(quán)重因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，計算誤差限度值的增大速率，按照所述增大速率調(diào)整所述誤差限度值，具體為 當(dāng)所述緩沖區(qū)隊(duì)列的長度發(fā)生變化時，按照Q= α · Q+(I-COQtjld，計算緩沖區(qū)隊(duì)列的長度，其中Q表示緩沖區(qū)隊(duì)列的長度，Qtjld表示上一次緩沖區(qū)隊(duì)列發(fā)生變化時計算得到的隊(duì)列長度，α (O < α彡I)是權(quán)重因子； 將(1+\)作為誤差限度值的增大速率，所述4 + 其中L是緩沖區(qū)隊(duì)列總長度，S是初始調(diào)整因子； 按照E’ = (l+δ^Ε計算增大后的誤差限度值，其中Ε’為增大后的誤差限度值，E為增大前的誤差限度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，計算誤差限度值的減小速率，按照所述減小速率調(diào)整所述誤差限度值，具體為 當(dāng)所述緩沖區(qū)隊(duì)列的長度發(fā)生變化時，按照Q= α · Q+(I-COQtjld，計算緩沖區(qū)隊(duì)列的長度，其中Q表示緩沖區(qū)隊(duì)列的長度，Qtjld表示上一次緩沖區(qū)隊(duì)列發(fā)生變化時計算得到的隊(duì)列長度，α (O < α彡I)是權(quán)重因子； 將(I-S2)作為誤差限度值的減小速率，所述4其中L是緩沖區(qū)隊(duì)列總長度，S是初始調(diào)整因子； 按照E”= (I-δ2)Ε計算減小后的誤差限度值，其中Ε”為減小后的誤差限度值，E為減小前的誤差限度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，其特征在于，所述緩沖區(qū)隊(duì)列的長度發(fā)生變化，包括緩沖區(qū)隊(duì)列中加入了新的測量數(shù)據(jù)，或者位于緩沖區(qū)隊(duì)列中第一位的待上報數(shù)據(jù)被發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述產(chǎn)生速率與預(yù)設(shè)最低速率進(jìn)行比較，并且當(dāng)所述產(chǎn)生速率< 最低速率時，計算誤差限度值的減小速率，按照所述減小速率調(diào)整所述誤差限度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在按照所述增加速率調(diào)整所述誤差限度之前，進(jìn)一步包括 設(shè)置第一概率為Pi,設(shè)置第二概率為Pd，并且將第一概率Pi和第二概率Pd的初始值設(shè)置為O. 5 ； 當(dāng)所述產(chǎn)生速率>=所述預(yù)設(shè)上限速率時，將第二概率Pd重置為O. 5，生成一個隨機(jī)數(shù)x，0 < X < I，并判斷所述隨機(jī)數(shù)X是否小于等于所述第一概率Pi ； 如果是，則按照所述增加速率調(diào)整所述誤差限度；如果否，則按照Pi ‘= Pi+O. 5k+1增大第一概率Pi的大小，其中=Pi ‘為增大后第一概率，k = Ioga5(I-Pi)； 當(dāng)所述產(chǎn)生速率<所述預(yù)設(shè)下限速率時，或所述產(chǎn)生速率<最低速率時，將第一概率Pi重置為O. 5，生成一個隨機(jī)數(shù)y，0 < y < I ;并判斷所述隨機(jī)數(shù)y是否小于等于所述第二概率Pd ； 如果是，則按照所述減小速率調(diào)整所述誤差限度；如果否，則按照Pd ‘= Pd+0. 5k+1增大第二概率Pd的大小，其中=Pd ‘為增大后第一概率，k = Iog0.5 (I-Pd)。
8.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集裝置，其特征在于，包括 判斷單元，用于判斷傳感器節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集的測量數(shù)據(jù)與該傳感器節(jié)點(diǎn)最近一次上報的數(shù)據(jù)的差值是否超出誤差限度值； 待上報數(shù)據(jù)生成單元，用于當(dāng)所述判斷單元的判斷結(jié)果為是時，將所述測量數(shù)據(jù)作為一個待上報數(shù)據(jù)，并放入到一個緩沖區(qū)隊(duì)列中； 產(chǎn)生速率計算單元，用于計算所述測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率； 第一比較單元，用于所述將產(chǎn)生速率計算單元計算得到的產(chǎn)生速率分別與預(yù)設(shè)上限速率、預(yù)設(shè)下限速率進(jìn)行比較； 速率計算單元，用于當(dāng)所述第一比較單元的比較結(jié)果為產(chǎn)生速率之預(yù)設(shè)上限速率時，計算誤差限度值的增大速率，當(dāng)所述第一比較單元的比較結(jié)果為產(chǎn)生速率 < 預(yù)設(shè)下限速率時，計算誤差限度值的減小速率； 誤差限度調(diào)整單元，用于按照所述速率計算單元計算得到的增大速率或減小速率調(diào)整誤差限度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 第二比較單元，用于將所述產(chǎn)生速率計算單元計算得到的產(chǎn)生速率與預(yù)設(shè)最低速率進(jìn)行比較；并且所述速率計算單元還用于當(dāng)所述第二比較單元的比較結(jié)果為產(chǎn)生速率<預(yù)設(shè)最低速率時，計算誤差限度值的減小速率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 概率設(shè)置單元，用于設(shè)置第一概率為Pi,設(shè)置第二概率為Pd，并且將第一概率Pi和第二概率Pd的初始值設(shè)置為O. 5 ； 隨機(jī)數(shù)生成單元，用于生成一個隨機(jī)數(shù)X或y，其中0<x<l,0<y<l; 判斷單元，用于當(dāng)所述產(chǎn)生速率> =所述預(yù)設(shè)上限速率時，判斷所述隨機(jī)數(shù)X是否小于等于所述第一概率Pi ;或者當(dāng)所述產(chǎn)生速率<所述預(yù)設(shè)下限速率時，或所述產(chǎn)生速率<最低速率時，判斷所述隨機(jī)數(shù)I是否小于等于所述第二概率Pd ；概率調(diào)整單元，用于當(dāng)所述隨機(jī)數(shù)X大于所述第一概率Pi,增大第一概率Pi的大小，或者當(dāng) 所述隨機(jī)數(shù)I大于所述第二概率Pd時，則增大第二概率Pd的大小。
全文摘要
本申請公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法及裝置，該方法包括判斷當(dāng)前采集的測量數(shù)據(jù)與最近一次上報的數(shù)據(jù)的差值是否超出誤差限度值；當(dāng)所述差值超過誤差限度值，則將測量數(shù)據(jù)作為一個待上報數(shù)據(jù)，并放入到一個緩沖區(qū)隊(duì)列中，同時計算該測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速率；然后再將該產(chǎn)生速率分別與預(yù)設(shè)上限速率、預(yù)設(shè)下限速率進(jìn)行比較；根據(jù)比較結(jié)果計算誤差限度值的調(diào)整速率，并按照計算得到的調(diào)整速率調(diào)整誤差限度值。該方法可以動態(tài)調(diào)整誤差限度，從而可以調(diào)節(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)的待上報數(shù)據(jù)的生成速率，以實(shí)現(xiàn)在避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和改善數(shù)據(jù)質(zhì)量之間可以找到一個合理的平衡點(diǎn)。
文檔編號H04L12/861GK102905313SQ20111021237
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者鄧瀚林, 黃河清, 李磊, 沈杰, 劉海濤 申請人:無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院