專利名稱：一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，微機(jī)電系統(tǒng)、集成電路 、嵌入式與無線通信等技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被運(yùn)用于越來越多的領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量自組織的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)一般由三個(gè)模塊組成利用傳感器對現(xiàn)實(shí)世界中物理量進(jìn)行監(jiān)測的采集模塊，與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線傳輸?shù)耐ㄐ拍K，以及進(jìn)行片上數(shù)據(jù)處理與管理的運(yùn)算模塊。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般由不可更換或充電的電池供應(yīng)能量，如何控制能量消耗以延長節(jié)點(diǎn)服役壽命是一個(gè)十分重要的問題。而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的三個(gè)模塊中，無線通信模塊所消耗的能量占絕大部分，因此，需要降低無線通信量以降低能耗，即需要在數(shù)據(jù)傳輸之前對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。在數(shù)據(jù)壓縮中，壓縮算法可分為有損壓縮與無損壓縮。有損壓縮雖然壓縮率較高，但會(huì)丟失一部分原始信息。無損壓縮的壓縮率一般不高，但在匯聚終端對數(shù)據(jù)解壓還原后，不會(huì)丟失任何原始信息。在許多領(lǐng)域，需要保證原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性，因此應(yīng)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無損壓縮。在設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮算法時(shí)，不僅需要考慮到原始數(shù)據(jù)的壓縮率，還要考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上有限的計(jì)算能力和內(nèi)存空間大小。但目前運(yùn)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無損壓縮算法要么計(jì)算復(fù)雜度高，要么壓縮率不理想，要么只適用某些特定的數(shù)據(jù)。比如某一壓縮算法對變化緩慢的數(shù)據(jù)，如溫度數(shù)據(jù)，兼顧了計(jì)算復(fù)雜度和壓縮率，但對其他一些變化劇烈的數(shù)據(jù)，比如機(jī)械振動(dòng)信號，壓縮效果不理想，甚至出現(xiàn)壓縮后數(shù)據(jù)反而變大的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，它同時(shí)兼顧計(jì)算復(fù)雜度和壓縮率大小，并且適用于多種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的無損壓縮，使其能夠降低無線通信量，解決傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸耗能高的問題。本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體步驟如下
1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用傳感器完成對原始數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)到傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的SD卡中；
2)節(jié)點(diǎn)根據(jù)可用內(nèi)存大小，計(jì)算出每次進(jìn)行壓縮處理的最大數(shù)據(jù)長度n；
3)節(jié)點(diǎn)從SD卡中讀取長度為n的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出原始數(shù)據(jù)中相鄰數(shù)據(jù)間的差值序列
從，…U ；
4)節(jié)點(diǎn)將原始數(shù)據(jù)的差值序列dy)與原始數(shù)據(jù)的初值Wci合并，將合并后的序列轉(zhuǎn)換成正值序列
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于，具體步驟如下 1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用傳感器完成對原始數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)到傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的SD卡中； 2)節(jié)點(diǎn)根據(jù)可用內(nèi)存大小，計(jì)算出每次進(jìn)行壓縮處理的最大數(shù)據(jù)長度n； 3)節(jié)點(diǎn)從SD卡中讀取長度為n的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算出原始數(shù)據(jù)中相鄰數(shù)據(jù)間的差值序列
2.如權(quán)利要求I所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于所述步驟I)中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，其A/D轉(zhuǎn)換器的精度為16位。
3.如權(quán)利要求I所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于，步驟2)中所述最大數(shù)據(jù)長度n的計(jì)算公式為
4.如權(quán)利要求I或3所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于長度為n的原始數(shù)據(jù)
5.如權(quán)利要求I所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于，所述步驟3)中讀取長度為n的原始數(shù)據(jù)為
6.如權(quán)利要求I所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，其特征在于，步驟4)中所述轉(zhuǎn)換為正值序列
全文摘要
一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無損壓縮的方法，包括以下步驟傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用傳感器實(shí)現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的采集并存儲(chǔ)到SD卡中；節(jié)點(diǎn)根據(jù)可用內(nèi)存大小確定每次進(jìn)行壓縮處理的最大數(shù)據(jù)長度n；節(jié)點(diǎn)讀出長度為n的原始數(shù)據(jù)，并計(jì)算出相鄰數(shù)據(jù)間的差值序列；節(jié)點(diǎn)對差值序列與原始數(shù)據(jù)初值進(jìn)行自適應(yīng)Rice編碼，然后將編碼后的壓縮數(shù)據(jù)替代SD卡中的原始數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽R聚終端。本發(fā)明利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中原始數(shù)據(jù)的特性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效無損壓縮，計(jì)算復(fù)雜度低，適用于多種利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測的數(shù)據(jù)，如溫度、濕度以及機(jī)械振動(dòng)信號。
文檔編號G08C17/02GK102752798SQ20121025523
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者湯寶平, 裴勇, 黃慶卿 申請人:重慶大學(xué)