[发明专利]一种无线传感器网络中分辨率可调的数据可视化方法

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络中分辨率可调的数据可视化方法，主要解决现有技术方法不能很好地展现数据的分布和满足用户对不同精度的需求等问题，属于无线传感器网络领域。其步骤包括：一、布置传感器网络，根据用户所给分辨率进行分区处理；二、对节点进行融合处理，生成新的网络拓扑；三、在新的网络拓扑中对传感器节点进行聚类；四、对完成聚类的传感器进行逻辑地址的转换，使其映射到不同的网络分区；五、将完成逻辑地址转换的网络分区中的数据转换成符合给定分辨率的图像。本发明能根据用户的需求，把传感器节点采集的数据转换成分辨率可调的数据分布图像，满足用户对不同精度的需求，能直观地反映出网络中数据的分布和差异性。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络中分辨率可调的数据可视化方法，属于无线传感器网络领域。

技术背景

无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)，是由大量部署在检测区域的廉价微型传感器通过无线通信的方式自组而成的网络，可以通过有线或无线的方式连接互联网，具有灵活性强、精度高、复杂度低等特点。无线传感器网络涉及到无线通信、传感器、嵌入式操作系统、信息安全等关键技术，以协作的方式感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络利用不同种类的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力等信息。近年来无线传感器网络发展迅速，已经被广泛用于环境监测、医疗护理、军事领域、目标跟踪等其他领域。

数据可视化(Data Visualization)是关于数据之视觉表现形式的研究，主要旨在借助于图形化手段，清晰有效地表达信息。数据可视化利用计算机图形学技术与方法将数据以图形图像的形式表示，并利用数据分析和开发工具发现其中的未知信息。数据可视化与信息图形、信息可视化、科学可视化以及统计图形密切相关。

无线传感器网络可视化的目的是将网络的运行状态以图形的方式反馈给用户，使用户能更好地掌握网络的状态并对其进行管理。目前，国内外对无线传感器网络的显示系统的研究也变得活跃起来，如克尔斯博公司的Mote-view、加州大学伯利分校的TinyViz、中科院的SNAMP等。现存的这些可视化平台在可视化方面实现的功能主要有网络拓扑可视化、节点能量可视化、路由信息可视化、采集数据可视化、历史信息可视化等，其中在采集数据可视化方面采用的方法主要是将各节点数据按照与时间或其他变量间的关系绘成曲线展示给用户，虽然可以在交互界面选择要显示数据的节点，但是并不能直观的展现出数据的分布，且在传感器数量较多的网络中更不便于观察分析。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线传感器网络中分辨率可调的数据可视化方法，根据用户所需的分辨率，对网络节点进行融合和聚类，再进行逻辑地址的转换，将数据映射到对应的像素点上，生成用户给定分辨率的数据分布图像。本方法能更直观地反映无线传感器网络中数据的分布和差异性，分辨率可调的数据分布图像满足了用户对不同精度的需求，尤其适用于传感器节点较多的无线传感器网络中。

发明内容

本发明公开了一种无线传感器网络中分辨率可调的数据可视化方法，目的在于在无线传感器网络中，把传感器节点采集的数据转换成分辨率可调的分布图像，满足用户对不同精度的需求，使用户能够直观地观察网络中数据的分布和差异性。其具体步骤包括如下：

步骤一、布置传感器网络，并根据用户所给分辨率m×n进行分区处理；

步骤二、对节点数据进行融合处理，将数据和间距符合融合要求的节点进行融合，生成新的网络拓扑；

步骤三、新的网络拓扑中的每个节点单独成为一类，若当前类的数目T≤m×n，执行步骤四，否则对传感器节点进行聚类，直到T＝m×n为止；

步骤四、对完成聚类的传感器进行逻辑地址的转换，使其映射到不同的网络分区；

步骤五、将完成逻辑地址转换的网络分区中的数据转换成符合给定分辨率的图像，每个分区对应一个像素点。