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专利号: 2018100768620
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对传感器分簇,设置簇头节点;传感器节点把前q个时刻的数据传给簇头节点,簇头节点将所述前q个时刻的数据传给汇聚节点,汇聚节点为簇头节点设置阈值;

S2、簇头节点和汇聚节点分别调用基于DGM的多传感器数据融合MS-DGM预测模型;根据所述前q个时刻的数据,生成数据矩阵,所述簇头节点和汇聚节点分别得到第q+1时刻的数据预测值;

S3、簇头节点对第q+1时刻的实际数据进行标准化,求出的第q+1时刻的多传感器值与第q+1时刻的实际数据之间的误差序列;若误差大于阈值,簇头节点将第q+1时刻的实际数据传输到汇聚节点;更新汇聚节点的数据表;若误差小于阈值,汇聚节点直接采用第q+1时刻的数据预测值;

S4、采用更新后的汇聚节点的数据表作为原始数据,包括:将第q-N+2个数据到第q+1个数据作为原始数据,q=q+1,跳至步骤S2;N表示为了预测的历史数据个数。

2.根据权利要求1所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,所述步骤S1对传感器分簇包括:根据传感器的空间位置,将传感器进行分簇。

3.根据权利要求1所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,所述多传感器数据融合MS-DGM预测模型的构造方法为:簇头节点和汇聚节点分别对数据矩阵中的异常点检测和补齐;对数据矩阵进行标准化;分别计算内核序列和面积序列,采用离散灰数DGM预测模型对内核序列和面积序列的发展趋势进行建模预测,预测得到第q+1时刻的内核序列以及第q时刻与第q+1时刻间的面积序列;将多传感器与离散灰数DGM模型结合,从而构成多传感器数据融合MS-DGM预测模型。

4.根据权利要求3所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,所述数据矩阵包括:其中,所述数据矩阵的行表示时刻,所述数据矩阵的列表示传感器,xq,n表示第q时刻的第n个传感器值。

5.根据权利要求4所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,对所述数据矩阵中的异常点检测和补齐的方法为:使用格拉布斯法检测数据矩阵中的异常值;使用新数据将所述数据矩阵中的异常值覆盖;具体包括:令Xj=[xj,1,xj,2,..,xj,n],Xj表示第j时刻的数据序列也即是第j个离散灰数;xj,i表示第j时刻的第i个传感器值;j∈{1,2,...,q},i∈{1,2,...,n};n表示传感器个数;

令xm,i为异常值;使用新数据将异常值覆盖具体包括:

当m=1时,xm,i=x2,i;

当2≤m≤q-1时,

当m=q时,xm,i=x(q-1),i。

6.根据权利要求5所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,对数据矩阵进行标准化的方法为:填充异常值后,对离散灰数标准化,得到标准离散灰数;根据标准离散灰数得到标准离散灰数序列;具体为:将第j个离散灰数Xj=[xj,1,xj,2,..,xj,n]中的数据从小到大排序;得到第j个标准离散灰数 所述标准离散灰数序列为:其中, 表示第j个标准离散灰数, 为排序过后的xj,i,也即是排序后的第j时刻的第i个传感器值;xj,i表示第j时刻的第i个传感器值;

7.根据权利要求6所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,内核序列的获得方法包括:其中,

8.根据权利要求7所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,面积序列的计算方法包括:计算标准离散灰数序列 中的每个灰单元映射到二维直角坐标平面上的灰单元格,根据梯形面积公式计算灰单元格面积Sj,i,得到面积序列Si;

灰单元格面积Sj,i的计算的公式为:

所述面积序列为:Si=(s1,i,s2,i,...,sq-1,i),Si表示第i个传感器与第i+1个传感器间对(1) (1) (1) (1)应的q-1个灰单元格面积;sq-1,i表示由x q-1,i、x q-1,i+1、x q,i以及x q,i+1构成的灰单元格面积,也即是第q-1个时刻到第q时刻间的第i个传感器与第q-1个时刻到第q时刻间的第i+1个传感器之间的灰单元格面积。

9.根据权利要求8所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,对内核序列和面积序列的发展趋势进行建模预测的方法为:构建离散灰色DGM(1,1)预测模型;以内核序列 和面积序列Si为原始序列,分别构建内核序列DGM预测模型和面积序列DGM预测模型;获取第q+1时刻的内核以及第q时刻与第q+1时刻间的面积序列 表示第q+1时刻的内核,sq,1,...,sq,n-1表示第q时刻与第q+1时刻间的n个传感器对应的n-1个灰单元格面积;

在第q+1时刻,通过内核序列 与面积序列Si以及 构造扩展

后的矩阵,调用扩展后的矩阵对应的方程,得到第q+1时刻的多传感器值[xq+1,1,xq+1,2,...,xq+1,n],xq+1,n表示第q+1时刻的第n个传感器值。

10.根据权利要求9所述的一种基于分簇DGM的无线传感器网络数据融合方法,其特征在于,第q+1时刻的多传感器值的计算方法包括:,根据所述扩展后的矩阵对应的方程,构成多元方程组求解[xq+1,1,xq+1,2,...,xq+1,n]:其中,xq+1,n表示第q+1时刻的第n个传感器值;sq,n-1表示第q时刻与第q+1时刻间的第n-1个传感器与第q时刻与第q+1时刻间的第n个传感器之间的灰单元格面积。