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专利号: 2024110411437
申请人: 重庆大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.无线传感网络主特征提取方法,其特征在于,包括如下内容:S1、接收无线传感网络数据;

S2、根据无线传感网络的数据模式,构建目标损失函数,评估无线传感网络主特征及主特征提取的运算和优化过程;

S3、根据无线传感网络数据,构建邻接张量,根据无线传感网络数据和邻接张量,提取主特征,并进行融合,提取符合预设精度要求的融合的主特征,并进行存储;

其中S3,包括:

S304、提取主特征时空模式,包括:

根据无线传感网络数据和邻接张量,利用初始化的主特征张量的相关参数,提取时变的无线传感网络中蕴含的时空模式,其中提取时空模式为采用时空图卷积网络对描述时变无线传感网络的张量进行分层的信息挖掘;

张量乘驱动的时空图卷积操作为:

其中 为  乘操作符, 层的转换矩阵被直接定义为带状指示矩阵捕捉邻近的时间片信息; 为第 层时空图卷积用到的邻接张量, ,为“ 转换”操作, 为第 层进行张量乘的转换矩阵;

S305、融合主特征:

其中E是最终输出的主特征,其包含了每个节点的主特征本身和它的所有K跳时空邻居的主特征信息; 、…、 为不同层主特征的重要性系数。

2.根据权利要求1所述的无线传感网络主特征提取方法,其特征在于,所述S2,包括:S201、获取构建目标损失函数的指令;

S202、根据构建目标损失函数的指令,读取无线传感网络数据的目标带权张量 的已知数据集合 ,其中只包括非0的无线传感网络数据;

根据已知数据集合 ,构建目标函数为距离目标损失函数,其形式:目标损失函数为:

3.根据权利要求2所述的无线传感网络主特征提取方法,其特征在于,所述S3,还包括:S301、接收提取无线传感网络主特征的指令;

S302、根据无线传感网络主特征的指令,初始化相关参数;

S303、构造描述无线传感网络时空模式的邻接张量;

还包括:

S306、判断提取迭代控制变量 是否已达到上限 ,若是,则执行S308,若否,则执行S307;

S307、判断距离目标损失函数值是否在 上收敛,若是,则执行S309,若否,执行S308;

其中 为无线传感网络数据的目标张量 的已知数据集合 ;

S308、采用梯度下降法,对 进行迭代优化,且更新 ;

S309、提取符合预设精度要求的融合的主特征结果,并存储。

4.根据权利要求3所述的无线传感网络主特征提取方法,其特征在于,所述相关参数,包括:主特征空间维度 , 矩阵的感知窗口大小 ,时空图卷积层数 ,初始化的主特征,融合比例 、…、 ,学习率 ,正则化因子 ,迭代最大轮数 ,当前迭代轮数 ,终止收敛阈值 。

5.根据权利要求4所述的无线传感网络主特征提取方法,其特征在于,所述判断距离目标损失函数值 是否在 上收敛,包括:本轮迭代开始前 的数值,对比上轮迭代开始前的值,两者差的绝对值是否小于收敛判定阈值 ,若是,则判定为收敛,若否,则判定为未收敛。

6.无线传感网络主特征提取系统,其特征在于,包括:无线传感网络数据接收模块、目标损失函数构建模块、无线传感网络数据存储模块、主特征提取模块;

无线传感网络数据接收模块,用于导入和管理无线传感网络数据,并控制无线传感网络数据存储模块存储导入的无线传感网络数据;

目标损失函数构建模块,用于根据无线传感网络的数据模式,构建目标损失函数,用于评估无线传感网络主特征及主特征提取模块的运算和优化过程;

无线传感网络数据存储模块,用于存储接收模块接收的无线传感网络数据,空间模式的邻接张量和提取的无线传感网络的主特征;

主特征提取模块,用于根据无线传感网络数据,构建邻接张量,根据无线传感网络数据和邻接张量,提取主特征,并进行融合,提取符合预设精度要求的融合的主特征,并存入无线传感网络数据存储模块中的主特征存储单元;

其中主特征提取模块,包括:主特征时空模式提取单元,用于根据无线传感网络数据存储单元存储的无线传感网络数据和邻接张量存储单元存储的邻接张量,结合初始化单元初始化的主特征的相关参数,提取无线传感网络中蕴含的每个传感器节点的高阶时空模式的主特征;其中提取时空模式为采用时空图卷积网络对描述时变无线传感网络的张量进行分层的信息挖掘;

张量乘驱动的时空图卷积操作为:

其中 为  乘操作符, 层的转换矩阵被直接定义为带状指示矩阵捕捉邻近的时间片信息; 为第 层时空图卷积用到的邻接张量, ,为“ 转换”操作, 为第 层进行张量乘的转换矩阵;

主特征融合单元,用于将主特征时空模式提取单元提取到的不同阶主特征和初始化的结构主特征融合得到整体的主特征:其中E是最终输出的主特征,其包含了每个节点的主特征本身和它的所有K跳时空邻居的主特征信息; 、…、 为不同层主特征的重要性系数。

7.根据权利要求6所述的无线传感网络主特征提取系统,其特征在于,所述目标损失函数构建模块,根据已知数据集合 ,构建目标损失函数为距离目标损失函数,其形式:目标损失函数具体为:

8.根据权利要求7所述的无线传感网络主特征提取系统,其特征在于,所述无线传感网络数据存储模块,包括:无线传感网络数据存储单元、邻接张量存储单元、主特征存储单元;

无线传感网络数据存储单元,用于存储接收模块接收的无线传感网络数据;

邻接张量存储单元,用于存储描述无线传感网络时空拓扑结构的邻接张量;

主特征存储单元,用于存储主特征提取模块提取的无线传感网络的主特征;

所述主特征提取模块,还包括:初始化单元、时空邻接张量构建单元、输出单元;

初始化单元,用于基于张量分解初始化无线传感网络主特征提取过程中涉及的相关参数;其中相关参数,包括:主特征空间维度 , 矩阵的感知窗口大小 ,时空图卷积层数,初始化的主特征 ,融合比例 、…、 ,学习率 ,正则化因子 ,迭代最大轮数 ,当前迭代轮数 ,终止收敛阈值 ;

时空邻接张量构建单元,用于构造描述无线传感网络时空模式的邻接张量;

输出单元,用于提取符合预设精度要求的融合的主特征结果,存储至无线传感网络数据存储模块中的主特征存储单元。

9.一种装置,其特征在于,采用如权利要求1‑5任一项所述无线传感网络主特征提取方法。

10.一种存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑5任一项所述无线传感网络主特征提取方法的步骤。