【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网
，尤其涉及一种基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法及系统。
技术介绍
无线传感器网络被认为是物联网的重要组成部分之一，无线传感网作为“感知中国”的战略性新兴产业物联网的核心技术，已在地质灾害监测、环境保护、工业控制、车联网、智能家居等领域取得了小规模的实际应用。然而，在事件监测型无线传感网应用系统中，传感器节点都停留在“百”这个量级上，网络存活的时间更是短得看不到优势。我们曾经设想的无线传感网都是有成千上万个节点，无线传感网存在的意义是大规模数据采集，以及对环境进行连续实时监控。因此，大规模长期部署的无线传感网事件监测技术面临着更新、更高的要求：1)节能性。现在的大部分传感器节点如CC2530靠1块类似手机锂电池供电。无线传感网应用的最大技术障碍在于节点具有非常有限的能量储备，节点电池和网络的寿命取决于节点的能耗。节点之间无线通信占到总能耗的70％，相比之下节点感知和计算的能耗较少。在电池储量技术进展缓慢的情况下，迫切需要发...
【技术保护点】
一种基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、网关根据无线传感网络中每个传感器节点的地理位置和能量消耗模型，计算出最优簇数目、最佳簇头空间分布、每一个簇内的成员节点、各簇头和网关之间建立最短距离生成树；S2、获取本簇内第i个节点在t时刻的监测数据设置时间检测报警阈值λe，并根据该阈值将监测数据转换为二进制读数获取本簇内第i个节点对t时刻之前的时间滑动窗口存贮的p个时刻的监测数据，并根据其波动正常范围δ转换为二值化位串序列S3、获取本簇簇头对簇内传感器节点监测值的二值化序列X和位串序列分别对其进行稠密随机投影和稀疏随机投影，得到压缩感知序列和并将序...
【技术特征摘要】
1.一种基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、网关根据无线传感网络中每个传感器节点的地理位置和能量消耗模型，计算出最
优簇数目、最佳簇头空间分布、每一个簇内的成员节点、各簇头和网关之间建立最短距离生
成树；
S2、获取本簇内第i个节点在t时刻的监测数据设置时间检测报警阈值λe，并根据该
阈值将监测数据转换为二进制读数获取本簇内第i个节点对t时刻之前的时间滑动窗口
存贮的p个时刻的监测数据，并根据其波动正常范围δ转换为二值化位串序列S3、获取本簇簇头对簇内传感器节点监测值的二值化序列X和位串序列分别对其进
行稠密随机投影和稀疏随机投影，得到压缩感知序列和并将序列和传输到网关
进行重构，得到重构序列和S4、网关根据重构序列中第i个节点的估计值进行判断，若估计值则发起事件检
测并统计执行多数表决法的有效邻居节点数若第i个节点的邻居节点j的估计值则有效邻居节点数加1；
若估计值则将第i个节点的与其邻居节点j的按位进行逻辑与运算，若运算
结果与相同并且有非0值，则有效邻居节点数加1；
S5、网关对发起事件检测的第i个节点执行多数表决法，若有效邻居节点数大于设定的
阈值，则判断该节点有异常事件发生。
2.根据权利要求1所述的基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，步骤
S1中计算最优簇数目hopt的计算公式为：
hopt=ϵfs×N×A×S12Eelec]]>其中，N表示无线传感网部署的传感器节点总数，A表示无线传感网监测区域面积，S表
示压缩感知的稀疏投影矩阵φr的稀疏度，Eelec表示发送或接收一比特所消耗的能量，εfs表
示传输放大功率。
3.根据权利要求1所述的基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，步骤
S2中将监测数据转换为二进制读数的公式为：
其中，为本簇内第i个节点在t时刻获取监测数据，λe为事件检测报警阈值。
4.根据权利要求1所述的基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，步骤
S2中将监测数据转化为二值化位串序列的公式为：
其中，第i个节点对t时刻之前在时间滑动窗口存储最近p个时刻的监测值为
δ为转换阈值，为第i个节点在t时刻的差分转换比特。
5.根据权利要求1所述的基于分簇压缩感知的无线传感网预警方法，其特征在于，步骤
S3中采用稠密随机投影和稀疏随机投影获取压缩感知序列和的计算公式为：
X~=φeX]]>Y~it=φrYit...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈分雄，胡凯，赵天明，凌承昆，唐曜曜，王典洪，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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