[发明专利]无线传感网络中感知数据的近似查询方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络数据处理技术领域，具体涉及一种无线传感网络中感知数据的近似查询方法。

背景技术

无线传感网络综合现代传感器技术、无线通信及自组织网络技术、泛在计算技术、分布式信息处理技术等，通过大规模部署的微型传感器设备实时监控、感知各种环境及其他各类监测对象的信息，并通过无线自组网络传送至终端用户。无线传感网络极大拓展了人类探索和感知物理世界的能力，具有广阔的应用前景，在国防、农业、城市管理、环境监测、生物医疗、防恐反恐、抢险救灾、基础工业等许多重要领域都有巨大的实用价值。

无线传感网络的主要应用是采集数据，响应用户查询，数据传输占据了无线传感网络绝大部分的能量开销。通过对数据的融合能够大大减少传输能量的消耗，延长系统运行时间。传感网络数据查询处理一般分为两大类，可分解查询和不可分解查询，对于在集合S上的任意一个查询Q，如果有这样一个函数f，使得对于S=S₁∪S₂，有Q(S)=f(Q(S₁),Q(S₂))，则该查询是可分解查询；反之，如果不存在这样的函数，那么这个查询就是不可分解的查询。

可分解查询比较容易处理；而对于不可分解查询，无线传感网络一般通过多跳自组织的树状网络收集数据，子节点的数据汇集到父节点然后向上发送，计算不可分解查询的结果往往需要收集整个区域的详细的数据分布信息，因此现有方法是让中间结点收集所有子节点数据然后全部发送到父节点，最终所有数据汇集到基站进行计算，这种方法有着较高的通信量和能量开销。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种无线传感网络中感知数据的近似查询方法，通过中间结点收集子节点数据之后存储在一个柱状分布压缩的数据结构AF-Bucket中，利用有限的存储空间尽可能多的保留能够反映数据分布特征的重要信息，解决了不可分解查询的通信量和能量开销大的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种无线传感网络中感知数据的近似查询方法,包含以下步骤：

S1、基站将查询请求发送到无线传感网络中的所有无线传感器节点；

S2、子节点创建数据结构AF-Bucket_1，将子节点的感知数据插入数据结构AF-Bucket_1中，并将所述数据结构AF-Bucket_1发送给中间节点；

S3、中间节点接收所述数据结构AF-Bucket_1，将中间节点的感知数据v插入所述数据结构AF-Bucket_1中,得到数据结构AF-Bucket_2；

S4、中间节点将所有的所述数据结构AF-Bucket_2合并，得到数据结构AF-Bucket_3，并将合并后的数据结构AF-Bucket_3发送到父节点，传送到父节点的数据结构AF-Bucket_3经多条传输，汇聚到基站；

S5、基站将所有的所述数据结构AF-Bucket_3进行合并，得到数据结构AF-Bucket_4，并通过所述数据结构AF-Bucket_4计算查询结果。

其中，步骤S2中数据结构AF-Bucket_1的结构表达式为：

F={[b0,b1,…,bi,…,bm-1],count(F),loglen(F)}

其中，bi<bi+1，F中包括m个经过排序的值，整数变量count记录当前参与到这个结构中的数据值的个数，变量loglen表示每个桶中的数据值的个数，loglen(F)=log(count/m)。

其中，步骤S3中将中间节点的感知数据v插入所述数据结构AF-Bucket_1中，

当F中的count(F)小于m时，将所述感知数据v插入F的值列表中，并对此值列表进行重新排序，得到数据结构AF-Bucket_2；

当F中的count(F)大于或等于m时，创建一个仅包含所述感知数据v的数据结构AF-Bucket_2。

其中，步骤S4中的中间节点合并所有的所述数据结构AF-Bucket_2包含以下步骤：

中间节点将所述数据结构AF-Bucket_2中的数据结构AF-Bucket_2_a和数据结构AF-Bucket_2_b合并，