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基于数据预处理的无线气象传感网数据重构模型
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP393.01[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]南京信息工程大学计算机与软件学院,南京210044, [2]南京信息工程大学信息化建设与管理处,南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61373064,61402236);江苏省“六大人才高峰”项目(2015.DZXX-015,2013-DZXX-019);江苏省产学研前瞻性联合研究项目(BY2014007-2);公益性行业(气象)科研专项(GYHY201106037);江苏省农业气象重点实验室开放基金资助项目(KYQ1309).
中文摘要:

针对无线气象传感网内由于节点数量大、感知数据冗余度高而导致节点通信耗能过高的问题,提出了数据联合稀疏预处理模型,利用监测区域气象要素预报值和各簇头要素值计算出一个全网公共分量并对网内数据进行预处理。将分布式压缩感知应用于簇型传感网中,对各节点感知数据进行压缩观测,在汇聚节点进行数据重构,从根本上降低节点通信量,均衡负载;同时设计了一个基于公共分量异常数据稀疏方法。仿真实验中,相对于单独使用压缩感知,数据联合稀疏预处理模型能够有效利用数据时空相关性提高数据稀疏度,压缩性能提高了25%,重构性能提高46%;同时,异常数据处理方案能够以96%的高概率恢复异常数据。因此,该数据预处理模型能够提高数据重构效率,有效降低网内数据通信量,延长网络寿命。

英文摘要:

To solve the problem of excessive communication energy consumption caused by large number of sensor nodes and high redundant sensor data in wireless meteorological sensor network, a Data Preprocessing Model based on Joint Sparsity (DPMJS) was proposed. By combining the meteorological forecast value with every cluster bead's value in Wireless Sensor Network ( WSN), DPMJS was used to compute a common portions to process sensor data. A data collection framework based on distributed compressed sensing was also applied to reduce data transmission and balance energy consumption in cluster network; data measured in common nodes was recovered in sink node, so as to reduce data communication radically. A suitable method to sparse the abnormal data was also designed. In simulation, using DPMJS can enhance the data sparsity by exploiting spatio-temporal correlation efficiently, and improve data recovery rate by 25% ; compared with compressed sensing, data recovery rate is improved by 46%; meanwhile, the abnormal data processing can recovery data successfully by high probability of 96%. Experimental results indicate that the proposed data preprocessing model can increase efficiency of data recovery, reduce the amount of transmission significantly, and prolong the network lifetime.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679