传感器网络中的方法和节点技术

本发明专利技术提供了一种用于传感器网络的方法和节点。所述方法包括：在各个节点处对物理量的局部极值进行时延差编码；所述多个节点在相同的发送窗中同步发送各自的局部极值的时延差编码信号；以及，在各个节点处根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值。根据本发明专利技术实施例，可以极大地缩短确定网络中的全局最值所需的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及传感器网络，具体地涉及传感器网络中的最值确定方法以及节点和传感器网络。
技术介绍
在传感器网络中，尤其是在无线传感器网络中，常常需要得到数值在所有节点中的最值(例如，最大值和/或最小值)。比如有时需要获得网络中所有节点的最小剩余电量，因为最小的剩余电量决定了网络的最长寿命。又如，有时需要用传感器网络获取一个区域的最大/最小温度、湿度和光照度等。因此，在传感器网络中获取特定物理量的最大/最小值是最常用的功能之一。洪泛式路由法是一种常用的获取传感器网络中的最大/最小值的方式。在泛洪式路由法中，从某个节点开始向网络中的所有其他节点发送局部极大/极小值，然后由下一个节点发送局部极大/极小值，依此类推，经过最多D次洪泛(D代表网络直径)，所有节点都可以获知其他节点的极值，从而可以得到全局最大/最小值。洪泛路由法的缺点在于通常费时较长。假定一个节点发送一次局部极值的时间是T，则至少需要D*T(其中D代表网络直径)的时间去确定整个网络中的最值。网络规模越大(即D越大)，确定全局最值所需的时间越长。因此，期望提供一种改进的更加时间有效的用于在传感器网络中确定最值的机制。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术实施例提出了一种用于在传感器网络中确定特定物理量的最值的方法以及实现该方法的节点。根据本专利技术
实施例的方法使用了时延差编码，并且基于多个时延差编码信号在发送重叠时仍然保留最值的特性，提出可以在同一发送时间窗中完成多个节点的时延差编码信号的发送。从而本专利技术实施例可以极大地缩短获取网络中的最值所需的时间，且基本不受网络规模大小的影响。优选地，本专利技术还提出可以通过对发送数据进行压缩而降低发送数据所需的发送时间窗的大小，从而进一步缩短确定网络中的最值所需的时间。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于传感器网络的方法。所述网络包括多个节点。所述方法可以包括：在各个节点处对物理量的局部极值进行时延差编码；所述多个节点在相同的发送窗中同步发送各自的局部极值的时延差编码信号；以及，在各个节点处根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值。在本专利技术实施例中，所述局部极值包括局部极大值和/或极小值，而所述全局最值包括全局最大值和/或最小值。在一些实施例中，所述对物理量的局部极值进行时延差编码可以包括：对所述局部极值进行压缩；以及，对压缩后的局部极值进行时延差编码。所述根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值可以包括：确定延差编码信号中的最值；以及，对所确定的延差编码信号中的最值进行解压缩，以确定所述物理量的最值。在一些实施例中，所述压缩可以使用压缩公式：其中，x是需要压缩的值，δ是容许的估计误差，y是压缩后的值；所述解压缩可以使用解压缩公式：其中，y′是需要解压缩的值，而x′是解压缩后的值。在一些实施例中，在所述传感器网络中通常提供全局同步时钟。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于传感器网络的节点。所述节点可以包括：编码单元，配置用于对物理量的局部极值进行时延
差编码；收发单元，配置用于与所述网络中的其他节点在相同的发送窗中同步发送各自的局部极值的时延差编码信号；以及，最值确定单元，配置用于根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值。在一些实施例中，所述局部极值包括局部极大值和/或极小值，而所述全局最值包括全局最大值和/或最小值。在一些实施例中，所述编码单元可以包括：压缩子单元，配置用于对局部极值进行压缩；以及，编码子单元，配置用于对压缩后的局部极值进行时延差编码。所述最值确定单元可以包括：最值确定子单元，配置用于确定延差编码信号中的最值；以及，解压缩子单元，配置用于对所确定的延差编码信号中的最值进行解压缩，以确定所述物理量的最值。在一些实施例中，所述压缩子单元可以使用压缩公式：其中，x是需要压缩的值，δ是容许的估计误差，y是压缩后的值。所述解压缩子单元可以使用解压缩公式：其中，y′是需要解压缩的值，而x′是解压缩后的值。在一些实施例中，本专利技术的节点还可以包括：时钟单元，配置用于提供全局同步时钟。在一些实施例中，本专利技术的节点还可以包括：存储单元，配置用于存储所述物理量的最值。在一些实施例中，本专利技术的节点还可以包括：更新单元，配置用于用当前确定的所述物理量的最值更新所存储的所述物理量的最值。根据本专利技术的第三方面，提供了一种传感器网络，包括多个如前所述的节点。附图说明通过下面结合附图说明本专利技术的优选实施例，将使本专利技术的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：图1示出了使用传统的时延差编码方式和泛洪式路由法的传感器网络中的节点的示意框图；图2示出了使用传统的时延差编码方式和泛洪式路由法的传感器网络的一个示例的示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的传感器网络的节点的示意框图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的用于确定传感器网络中的最值的方法的示意流程图；图5示出了根据本专利技术另一实施例的传感器网络的节点的示意框图；图6示出了根据本专利技术另一实施例的用于确定传感器网络中的最值的方法的示意流程图；以及图7示出了根据本专利技术实施例的传感器网络示例的示意图。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的说明性实施例，以使得本领域技术人员能够实现本专利技术。应该注意：以下附图和示例不意味着将本专利技术的范围限制为单一实施例，相反通过互换和组合不同实施例的一些或全部所述或所示元素形成其他实施例也是可能的。此外，在可以使用已知组件来部分或完全实现本专利技术的特定元素的情况下，将仅描述这些已知组件中为了理解本专利技术所必需的那部分组件，且将省略对这些已知组件中其他部分的详细描述，以使得本专利技术更突出。除非本文中另行指出，否则本领域技术人员应该理解：尽管本专利技术的一些实施例描述为用软件形式实现，但是本专利技术不受限于此，而是也可以用固件、软件和固件的组合来实现，且反之亦然。除非本文中另行明确声明，否则在本说明书中，不应将示出了单一组件的实施例视为是限制性的，而是本专利技术意在包含包括多个相同组件在内的其他实施例，且反之亦然。此外，本专利技术包含本文中作为示意所引用的已知组件的当前和将来开发的等价物。如本文所使用的，术语“最值”可以是指最大值，也可以是指最
小值。相应地，术语“极值”或“局部极值”可以指极大值，也可以指极小值。尽管下文中将主要讨论最大值的获取，但是本专利技术实施例的方法同样可以适用于最小值的获取。在本文中，术语“传感器网络”指的是一种由多个收发器组成的网络。术语“无线传感器网络”指的是一种由多个无线收发器组成的网络。下文中主要参考无线传感器网络对本专利技术进行说明，但是本专利技术同样适用于诸如有线传感器网络之类的其他传感器网络。在本文中，最大值/最小值获取指的是获取传感器网络中所有节点上某个物理量的最大值或最小值。极大值/极小值指的是传感器网络中的某个节点所覆盖区域中的某个物理量的极大值或极小值。应该理解，传感器网络中的所有节点的极值(极大值/极小值)中的最值(最大/最小值)即是全局最值。在本文中，术语“时延差编码”指的是在通信技术中使用的一种数据编码方式，其中每个符号由一个脉冲组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传感器网络的方法，所述网络包括多个节点，所述方法包括：在各个节点处对物理量的局部极值进行时延差编码；所述多个节点在相同的发送窗中同步发送各自的局部极值的时延差编码信号；以及在各个节点处根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值。

【技术特征摘要】
1.一种用于传感器网络的方法，所述网络包括多个节点，所述方法包括：在各个节点处对物理量的局部极值进行时延差编码；所述多个节点在相同的发送窗中同步发送各自的局部极值的时延差编码信号；以及在各个节点处根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述局部极值包括局部极大值和/或极小值，而所述全局最值包括全局最大值和/或最小值。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述对物理量的局部极值进行时延差编码包括：对所述局部极值进行压缩；以及对压缩后的局部极值进行时延差编码；其中所述根据自身的时延差编码信号和接收到的其他节点的时延差编码信号确定所述物理量的最值包括：确定延差编码信号中的最值；以及对所确定的延差编码信号中的最值进行解压缩，以确定所述物理量的最值。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述压缩使用压缩公式：其中，x是需要压缩的值，δ是容许的估计误差，y是压缩后的值；所述解压缩使用解压缩公式：其中，y′是需要解压缩的值，而x′是解压缩后的值。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述传感器网络中提供全局同步时钟。6.一种用于传感器网络的节点，包括：编码单元，配置用于对物理量的局部极值进行时延差编码；收发单元，配置用于与所述网络中的其他节点在相同的发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋磊，刘慧峰，史敬威，黄新华，杨艳，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP