一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法

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一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种体域网、无线传感器、无线传感器网络、传感数据处理技术领域，尤其涉及一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法。\n背景技术\n[0002] 体域网是基于无线传感器网络(WSN)的,是人体上的生理参数收集传感器或移植到人体内的生物传感器共同形成的一个无线网络。无线传感器网络，不仅是一种新的普适医疗保健、疾病监控和预防的解决方案 ,还是物联网的重要感知及组成部分，它已成为普适健康医疗监控系统的重要组成部分。无线传感器网络一般包括传感器节点、汇聚节点（数据处理终端）和基站。这些传感器节点能够采集身体重要的生理信号(如温度、 血糖,血压和心电信号等)、人体活动、动作信号以及人体所在环境信息,然后传递给汇聚节点（数据处理终端），汇聚节点对数据进行基本的处理，并将各种传感器收集上来的数据存储到存储器里。汇聚节点以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0003] 在无线传感网络中，传感器和汇聚节点（数据处理终端）都必须低功耗运行，减少不必要的数据流量，降低在传输过程中能量消耗，这是保持器件小型化和延长电池寿命的关键，也是无线传感网络保持持久耐用所必不可少的一个特性。因此，在汇聚节点对采集的数据进行信号处理，是减少不必要的数据流量，降低传输功耗的一种较好的选择。\n发明内容\n[0004] 本发明解决的问题是在当前无线传感网络中，由于传感器众多，采集的频率高，产生的数据大，如果全部传输给基站，会导致传输数据过大、传输功耗增加，从而降低电池的寿命和数据处理速度等一系列问题。\n[0005] 为解决上述问题，本发明技术方案提供一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法。汇聚节点对获得传感器数据进行信号处理，在节点进行信号处理，是具有实时性，可以充分减少数据流量，减少数据传输，从而延长电池寿命，提高传感器节点数据处理过程中的反应速度。\n[0006] 一、体系结构\n[0007] 在无线传感网络中，基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法主要包括3个部分：时间序列传感器、事件触发传感器、汇聚节点、基站。如图1所示：\n[0008] （1）时间序列传感器：用于对生理、人体活动、动作信号以及人体所在环境的各种信息进行采集，包括时间序列型的传感器和时间触发型的传感器；\n[0009] （2）汇聚节点：是WSN内部网络与管理节点的接口，可以连接传感器网络、基站和互联网等外部网络，实现协议栈之间的通信协议转换，同时汇聚节点对数据进行基本的处理，并将各种传感器收集上来的数据存储到存储器里。汇聚节点以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0010] （3）基站：基站是负责收集由这些由汇聚节点发送的信息,并与路由器和外部网络进行连接，将数据传输给能够提供各种应用服务的远程服务器；基站还可以对数据进行监测处理，并作出相应决策。。\n[0011] 二、方法流程\n[0012] 本发明提出一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法。汇聚节点对获得传感器数据进行一定信号处理，对数据进行降维、滤波以及初级的信号处理，可以大大减少无用数据。而且在节点进行信号处理，是具有实时性，可以充分减少数据流量，减少数据传输，从而延长电池寿命，提高传感器节点数据处理过程中的反应速度。\n[0013] 本发明提出一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法，包括步骤：\n[0014] 1）通过传感器采集各种传感数据：利用无线传感网络中的传感器采集各种数据；\n[0015] 2）将采集到传感数据通过无线的方式发送给汇聚节点：将数据通过无线传输方式（IEEE802.15.4 无线传输方式、UWB无线传输方式、ZIGBEE无线传输方式），发送给汇聚节点；\n[0016] 3）对所获得数据进行信号分析：汇聚节点对传感器的传感数据进行信号分析处理，和对传感数据进行信号分离处理；\n[0017] 4）对分离后的数据进行抗干扰和滤波处理，降低数据维数、减少无用数据，汇聚有用数据；\n[0018] 5) 汇聚节点将滤波处理后的数据，以无线的方式发送给附近的基站。\n[0019] 由于汇聚节点是低功耗的设备，只能从事低算法复杂度的处理。因此，在节点进行一定的信号处理，是指对传感器采集到的数据，进行信号分析、抗干扰处理、信号分离以及滤波等初级处理，减少无用、干扰等不必要的数据，汇聚节点再将处理之后的数据，传输给基站，基站再对数据进行监测处理，并作出相应决策。\n[0020] 汇聚节点以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0021] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：\n[0022] 传感器和数据处理终端都需要低功耗运行，减少不必要的数据流量，降低在传输过程中能量消耗，这是保持器件小型化和延长电池寿命的关键，也是无线传感网络保持持久耐用所必不可少的一个特性。因此，通过汇聚节点对传感数据进行信号处理，不但具有实时性，可以充分减少数据流量，减少数据传输，从而延长电池寿命，提高传感器节点数据处理过程中的反应速度。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明实施例提供基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法结构示意图。\n[0024] 图2是本发明实施例提供基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法的流程示意图。\n具体实施方式\n[0025] 如背景技术所述，体域网是基于无线传感器网络的,是人体上的生理参数收集传感器或移植到人体内的生物传感器共同形成的一个无线网络。无线传感器网络一般包括传感器节点、汇聚节点（数据处理终端）和基站。这些传感器节点能够采集身体重要的生理信号(如温度、 血糖,血压和心电信号等)、人体活动、动作信号以及人体所在环境信息,然后传递给汇聚节点（数据处理终端）。汇聚节点对数据进行基本的处理之外，再对数据进行一定的信号处理，对传感器采集到的数据，进行信号分析、抗干扰处理、信号分离以及滤波等初级处理，减少无用、干扰等不必要的数据。汇聚节点再将处理之后的数据，传输给基站，基站再对数据进行监测处理，并作出相应决策。汇聚节点除了处理数据之外，还以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0026] 现有的汇聚节点，基本是直来直去的方式，采集到数据原封不动的发送给基站，这样造成输出数据流量过大，功耗增加，从而降低了器件的寿命，基站处理速度过慢的问题。\n[0027] 为解决这些问题，本发明技术方案提供一种基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法。\n[0028] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。\n[0029] 在本实施例中，可以通过如图1所示的硬件环境实现对无线传感网络中传感数据无线发送、存储、处理和发送外部网络。\n[0030] 通过无线传感网络中的传感器，采集所需传感信息，信息包括生理信号(如温度、 血糖,血压和心电信号等)、人体活动、动作信号以及人体所在环境信息，将所述的传感信息无线的方式（IEEE802.15.4 无线传输方式、UWB无线传输方式、ZIGBEE无线传输方式）发送给汇聚节点，汇聚节点对数据进行基本的处理之外，再对数据进行一定的信号处理，对传感器采集到的数据，进行信号分析、抗干扰处理、信号分离以及滤波等初级处理，减少无用、干扰等不必要的数据。汇聚节点再将处理之后的数据，传输给基站。基站再对数据进行监测处理，并作出相应决策。汇聚节点除了处理数据之外，还以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0031] 实现基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法的流程，请参考图2，图2是本发明实施例提供的基于无线传感网络节点减少数据传输流量的方法流程示意图。\n[0032] 如图2所示，首先执行步骤S201，通过传感器采集各种传感数据；\n[0033] 通过无线传感网络中的传感器，采集所需传感信息，信息包括生理信号(如温度、 血糖,血压和心电信号等)、人体活动、动作信号以及人体所在环境信息，也包括由事件触发，通常不会按照特定的频率发生，产生的稀疏数据。\n[0034] 执行步骤S202，对所述传感数据通过无线的方式发送给汇聚节点。\n[0035] 传感器采集到的传感数据通过无线传输方式（IEEE802.15.4 无线传输方式、UWB无线传输方式、ZIGBEE无线传输方式），发送给汇聚节点。\n[0036] 执行步骤S203，对所述汇聚节点，对所获得数据进行信号分析；\n[0037] 汇聚节点对传感器的传感数据进行基本的处理，并且汇聚节点对传感器的传感数据进行信号分析处理，和对传感数据进行信号分离；\n[0038] 执行步骤S204，对所述分类处理完毕之后，选择对分离后的数据进行抗干扰和滤波处理；\n[0039] 汇聚节点对数据进行分类之后，选择对分离后的数据进行抗干扰和滤波处理，降低数据维数、减少无用数据，汇聚有用数据；\n[0040] 执行步骤S205，将处理后数据以无线的方式发送给附近的基站；\n[0041] 汇聚节点将滤波处理后的数据，以无线的方式发送给附近的基站。\n[0042] 汇聚节点以低能耗的方式管理各个传感器节点或设备,接收和分析感知数据以及执行规定的用户程序，然后采用无线方式发送给附近的基站。\n[0043] 汇聚节点是WSN内部网络与管理节点的接口，可以连接传感器网络、基站和互联网等外部网络，实现协议栈之间的通信协议转换。同时汇聚节点对数据进行基本的处理之外，再对数据进行一定的信号处理，对传感器采集到的数据，进行信号分析、抗干扰处理、信号分离以及滤波等初级处理，减少无用、干扰等不必要的数据。汇聚节点再将处理之后的数据，传输给基站。\n[0044] 该方法可以在汇聚节点对传感器的传感数据进行基本的处理之外，再对传感数据进行信号处理，不但具有实时性，可以充分减少数据流量，减少数据传输，从而延长电池寿命，提高传感器节点数据处理过程中的反应速度。\n[0045] 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化和方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。