[发明专利]非稳定网络环境下的多模态监测数据动态压缩控制方法

说明书

一种非稳定网络环境下的多模态监测数据动态压缩方法，它以压缩、传输和解压三个阶段为目标建模，并进行了非稳定网络状态的预测，引入了动态压缩比调整的过程，节省了数据压缩、传输和解压的耗时。相比于基于无损数据压缩的传输优化方法而言，采用基于动态压缩比的传输耗时优化方法来降低传输耗时的效果更好。

技术领域

本发明涉及无线网络数据压缩技术领域，特别是一种非稳定网络环境下的监测数据动态压缩控制方法。

背景技术

当前各类系统对象(如工业生产、大型装备及系统等)工业生产规模、结构和功能等日趋复杂，对于这类对象的整体监测通常需要多源感知、多终端采集、多通道网络传输，及时地将多模态监测数据汇集分发给决策层，其整体决策水平与系统对象的数据规模、特性以及网络传输环境具有非常密切的关联关系。其中在监测数据传输效率方面存在如下问题：

1、由于监测数据源节点数量众多，且各类数据的采集频率不等、功能点位具有不同的空间位置分布，这导致需要传输的数据规模庞大且可能具有间歇性爆发涌现的情况，持续性的远程网络数据传输压力非常大。

2、用于传输监测数据的介质大多是分散式网络，其网络传输环境状况不确定性较高，受系统运行周期内数据传输速率的不规律波动影响，数据传输时延不稳定且容易产生迟滞、乱序、丢包等不利情况。

在CN103957582A中公开了一种名称为“无线传感器网络自适应压缩方法”的发明专利，该专利公开了根据数据类型、精度要求选择压缩算法、预测平均压缩比、预测执行压缩的平均时间、以能耗最优为目标建立模型、求解最佳压缩策略等技术手段。该对比文件的目的是以最优能耗为目标建立数学模型并求解，并没未以时间最优为目标建模，因此并未公开由压缩、传输、解压组成的数学模型公式，约束条件设立也不相同；该对比文件在计算过程中，并未考虑到网络状况不稳定的情况，未对当前网络进行预测，也没有网络传输速率预测值与真实值的比较，无法适用于非稳定网络。

发明内容

本发明的目的就是提供一种非稳定网络环境下的多模态监测数据动态压缩控制方法，它以压缩、传输和解压三个阶段为目标建模，并进行了非稳定网络状态的预测，引入了动态压缩比调整的过程，节省了数据压缩、传输和解压的耗时。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有S1选择压缩算法步骤、S2建模计算压缩比步骤、S3压缩传输步骤和S4解压步骤，所述S2建模计算压缩比步骤根据当前网络传输速率预测值建模实时计算压缩比，S3压缩传输步骤根据S2步骤计算得到的压缩比实时动态调整压缩比进行传输，S2建模计算压缩比步骤包括有以下步骤：

S2-1、根据步骤S1选择的压缩算法，针对数据大小为Q_i第i(i＝1,…,n)种模态的数据进行多次压缩实验，通过数据拟合的方案得到压缩时间t_压i与压缩比p的关系为t_压i＝f_i(p,Q_i)；

根据步骤S1选择的压缩算法，针对i(i＝1,…,n)种模态的数据进行多组解压时间与数据压缩比的统计分析实验，通过数据拟合的方案得到解压时间t_解i与压缩比p的关系为t_解i＝g_i(p,Q_i)；

S2-2、根据步骤S2-1得到的压缩时间与压缩比关系式、解压时间与压缩比关系式，建立包括有压缩时间、编码后传输时间和解压时间的耗时数学模型，耗时数学模型的公式为：

式中，t_压i-第i种模态的数据压缩时间；t₀-压缩后数据传输时间；t_解i-第i种模态的数据解压时间；Q_i-第i种模态的数据规模；Q-整体数据规模；p-数据压缩比；-当前网络速率预测值；