專利名稱：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及無(wú)線監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方 法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心設(shè)備。
背景技術(shù)：
在相關(guān)技術(shù)中，監(jiān)測(cè)和偵聽系統(tǒng)將越來越多地依賴于各式各樣的分布式 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以保證在各種極端復(fù)雜和不穩(wěn)定的環(huán)境下仍然能夠可靠地 獲取數(shù)據(jù)。目前，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集信息并傳遞后在目的網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)融合的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種方式已廣泛應(yīng)用于包括控制、通信、智能 監(jiān)測(cè)、跟蹤、遙感、導(dǎo)航、氣象、空中交通管理以及醫(yī)療等非軍事領(lǐng)域。傳 感器網(wǎng)絡(luò)中包含大量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，分布在所要觀測(cè)的物理環(huán)境中。無(wú) 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包括一個(gè)融合中心，其功能主要是執(zhí)行數(shù)據(jù)的融合與重構(gòu)， 是傳感器節(jié)點(diǎn)的最終目的節(jié)點(diǎn)。此外，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯集成整
個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)(networkdata)，如果節(jié)點(diǎn)數(shù)目較大，則網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)也會(huì)隨之變大， 對(duì)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的流動(dòng)帶來很大困難。因此，迫切需要有效的數(shù)據(jù)壓縮和重 構(gòu)方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)、傳輸和處理。
目前，數(shù)據(jù)壓縮和重構(gòu)方法來包括相關(guān)分布式信源編碼方法、協(xié)作傳 輸方法。其中，相關(guān)分布式信源編碼方法根據(jù)已知的不同節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性， 進(jìn)行Slepian-Wolf編碼，Slepian-Wolf編碼可用于非協(xié)作的數(shù)據(jù)壓縮。但是， 在大多數(shù)情況下，不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)相關(guān)性很難確定。協(xié)作傳輸方法利用節(jié)點(diǎn) 間的交互實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的處理和壓縮，節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)性可通過協(xié)作方交互信 息而獲取，但是協(xié)作傳輸對(duì)系統(tǒng)復(fù)雜度要求比較高，不利于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
在相關(guān)技術(shù)中，還包括壓縮傳感(Compressed Sensing;以下簡(jiǎn)稱CS )技術(shù)，該技術(shù)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣獲取有很大區(qū)別。cs技術(shù)表明信號(hào)的采集數(shù)
量可以遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的采樣數(shù)據(jù)。CS的實(shí)現(xiàn)是基于兩個(gè)準(zhǔn)則稀疏性和非相干 性。其中，稀疏性是指連續(xù)時(shí)間信號(hào)的信息速率可能遠(yuǎn)小于它所占的帶寬， 或者是離散時(shí)間信號(hào)自由度的數(shù)量遠(yuǎn)小于信號(hào)的長(zhǎng)度。更準(zhǔn)確的說，CS技術(shù) 是基于自然界的信號(hào)通過某些變換后，在適當(dāng)?shù)幕妆硎鞠率窍∈璧幕蛘呖?壓縮的事實(shí)而實(shí)現(xiàn)的，例如，離散余弦變換、離散小波變換、以及傅里葉變 換等。非相干性表示了一種對(duì)偶特性，類似于頻率與時(shí)間的關(guān)系。也就是說 采樣信號(hào)在特定基的基底下的波形是非常密集的。但是，由于CS基于信號(hào) 稀疏性的假設(shè)，只有在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)具有稀疏性的情況下，才可 以應(yīng)用CS進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，如果采集的數(shù)據(jù)不具有稀疏性，就無(wú)法對(duì)該數(shù)據(jù) 進(jìn)行壓縮，此外，由于CS的非相干性準(zhǔn)則，使得CS只能對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓 縮，而沒有考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心 設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能夠?qū)Ψ窍∈栊缘木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以及 只能對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的缺陷，能夠利用圖形小波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在空
間上的稀疏性，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)合cs壓縮。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，包括構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的圖形小波，并應(yīng)用圖形小波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，圖形小波用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi) 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)變換數(shù) 據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮 數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，包括處理模塊，用于構(gòu)造網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用圖形小波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，圖形小波用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相
鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較；壓縮才莫塊，用于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨 機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)變換數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；混合模塊， 用于將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合 壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種融合中心設(shè)備，包括接收模塊，用于接收混 合壓縮數(shù)據(jù)；第一重構(gòu)模塊，用于對(duì)混合壓縮數(shù)據(jù)通過迭代操作計(jì)算數(shù)據(jù)相 關(guān)性，并根據(jù)數(shù)據(jù)相關(guān)性計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在圖形小波的投影；第二重構(gòu)模塊， 用于對(duì)投影進(jìn)行圖形小波反變換，得到重構(gòu)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心設(shè)備， 通過將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合，利用圖形小波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在空間上的稀疏性， 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)合CS壓縮，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能夠?qū)Ψ窍∈栊缘木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以及只能對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)基于 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)整體對(duì)稀疏性數(shù)據(jù)和非稀疏性數(shù)據(jù)的壓縮。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的融合中心設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，圖l是本發(fā)明 實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法的流程圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的 數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合考慮，利用空間的相關(guān)性，通過圖形小波實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在空間 變換下的稀疏性表示，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)合CS壓縮和重構(gòu)。下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖l所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)
據(jù)的處理方法包括以下處理
步驟101，構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用圖形小波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，圖形小波用于對(duì) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較；
具體地，假設(shè)V表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合，E表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的邊的集合，
通過V、 E可以表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接圖G—「，^，該連接圖的度為^ =問，并 以網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的跳數(shù)作為衡量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間距離的尺度。其中，N表示 該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的第N個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，N>1, "6^/ = 1，2 "^,可以表示 網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
在步驟101中，圖形小波主要是用于網(wǎng)絡(luò)中給定區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和相
鄰區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較。其中，給定區(qū)域是指以觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)"為 中心，以7跳為半徑的圓，j>0，如果是0跳，即表示節(jié)點(diǎn)本身。
在網(wǎng)絡(luò)中，區(qū)域的概念可以很容易的通過跳數(shù)來反映。在本發(fā)明實(shí)施例
中定義"的h跳鄰居K")^20為跳數(shù)距離網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)v'小于等于h的節(jié)點(diǎn)的集
合，其中，O跳就是節(jié)點(diǎn)v'本身，即乂")="。此外，本發(fā)明實(shí)施例中的"環(huán)
區(qū)域"是指假設(shè)Nh(v,)表示距離"為小于等于h跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，Nw(v!)表示
距離"為小于等于h-l跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，《")為"恰好h跳的節(jié)點(diǎn)，1《(v')l表 示距離"恰好為h跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，夂(v')-乂")^/M(")。其中，J'表示 到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)"的距離，即，^等于距離"的最大跳數(shù)h， j;0。也就是說，非 零集合^'(v')g0，但<'"")=0。
下面，對(duì)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波的過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。
1、對(duì)于每個(gè)位于"1，2，…，〃、"^^的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)v，定義^.,:K — i ，并根據(jù) <formula>formula see original document page 10</formula>構(gòu)造該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的圖形小波，其中，
<formula>formula see original document page 10</formula>v為歸一化因子，<formula>formula see original document page 10</formula>
通過上述處理構(gòu)造的圖形小波，滿足小波變換的兩個(gè)特性_1"'4(力^ =()
隨后，可以應(yīng)用構(gòu)造的圖形小波作用于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)乂，"1，2，…，^,即，應(yīng)用 圖形小波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，具 體包括如下處理
根據(jù) "力^力 得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其
中，^為變換數(shù)據(jù)，fl為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。^可以滿足信號(hào)稀疏性的要求。
步驟102,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨;t/L壓縮傳感矩陣對(duì)變換^:據(jù)進(jìn)行壓縮，
獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)。
具體地，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)利用本地媒體接入控制(Media Access
Control;以下簡(jiǎn)稱MAC )地址作為偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的種子，產(chǎn)生
"}，/ = 1，2"'"^個(gè)隨機(jī)數(shù)。融合中心只需要知道每個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC地址即可以
輕易獲得(4)，^1，2，…，〃，其中，"P"，2，…,〃是""階隨機(jī)CS矩陣， k>l， n>l。
位于hl,;"iV處的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將變換數(shù)據(jù)》e'乘以"""，U,獲
得壓縮數(shù)據(jù)乂 =々'"=1""，仏乂 "。經(jīng)過上述處理，將"xl階向量A映射成為hi 階測(cè)量變量乃，在本發(fā)明實(shí)施例中，測(cè)量變量也可以成為壓縮數(shù)據(jù)。步驟103，將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合， 獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
具體地，W個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送壓縮數(shù)據(jù)^到融合中心，因?yàn)闊o(wú)線傳輸
的特性，壓縮數(shù)據(jù)乃會(huì)在自由空間進(jìn)行混合，融合中心接收到的信號(hào)則為
Z-IL乃+e,其中，Z為混合壓縮數(shù)據(jù)，e是所述融合中心的接收機(jī)噪聲。 多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)在一起，即，X-^，X2，…，^:T, A是在每個(gè)傳感
器節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，另外，A = [4""，4r，因此，Z也可以表示為Z-AX +五，
其中，e和E所表示的物理意義相同。
因?yàn)閆的維數(shù)遠(yuǎn)小于X的維數(shù)，在某一節(jié)點(diǎn)處對(duì)壓縮數(shù)據(jù)的處理，無(wú)論
在安全性還是在無(wú)線傳感方面都是非常有效的。
通過上述處理，能夠?qū)崿F(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)整體對(duì)稀疏性數(shù)據(jù)和非稀疏性數(shù)
據(jù)的壓縮。
在將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混 合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心之后，融合中心需要對(duì)壓縮的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，具 體包括如下處理首先，在融合中心接收到混合壓縮數(shù)據(jù)后，通過迭代操作 計(jì)算混合壓縮數(shù)據(jù)與所述隨機(jī)壓縮傳感矩陣的數(shù)據(jù)相關(guān)性，并根據(jù)隨機(jī)壓縮 傳感矩陣中與所述混合壓縮數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)相關(guān)性的列提取重構(gòu)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在圖 形小波的投影，隨后，融合中心對(duì)投影進(jìn)行圖形小波反變換，得到重構(gòu)的節(jié) 點(diǎn)數(shù)據(jù)。具體地
1、 在迭代次數(shù)iteFl時(shí)，初始化殘余變量矩陣込=2,并設(shè)置"〃階的 零矩陣Z。；<formula>formula see original document page 11</formula>
2、 在第p次迭代時(shí)，根據(jù) '"'2'…' 。'"|々1計(jì)算數(shù)據(jù)q與隨機(jī)壓
縮傳感矩陣中每一列的相關(guān)性，并找出隨機(jī)壓縮傳感矩陣中與數(shù)據(jù)q具有最大相關(guān)性的列， 一表示列標(biāo)，其中，sG表示前一次迭代的殘余變量矩陣的向
量，々^表示4的第y列向量；
3、設(shè)集合^ = ^—lu,，從4中抽取列標(biāo)為QP的列組成hp階矩陣4"，
^"屬于4的子空間，隨后，利用"^Z — 來估計(jì)第p次迭代的《，則每
次迭代都可以獲得/7xl的向量《另外，zX、V = l"."iV,則"=[《]\因 此，第p次迭代的參與矩陣為0P-Z-ZP;
4、 迭代反復(fù)k次，得到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在圖形小波的投影《，其中，《具有稀 疏性，k等于(《^矩陣的行數(shù)；
5、 利用圖形小波的反變換，根據(jù),="',、得到原始的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。 通過上述處理，能夠利用圖形小波實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)稀疏性變換，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)
節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和重構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，圖2是本發(fā)明實(shí)施 例的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的示意圖，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè) 備包括處理模塊20、壓縮模塊22、混合模塊24。下面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行-洋細(xì)說明。
具體地，處理模塊20用于構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用圖形小 波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，圖 形小波用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較；
具體地，處理模塊20對(duì)于每個(gè)位于/ = 1，2，"^、 y《^的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)v,根
據(jù) "l《")l"構(gòu)造該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的圖形小波；其中，N表示
該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的第N個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，N》1， j到表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)"的距離，
力
j>0, j!》0; "er, V是網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合；0，1/4)(WV//2; W，lo,其它，《")為巧的h跳環(huán)的節(jié)點(diǎn)集合,
《"^乂(v,"A^("， Nh(vo表示距離"為h跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，N^(vO表示 距離"為h-l跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，h > 0 ;為歸 一 化因子，
c,廣(lX"K")l)
A=0
-1/2
隨后，處理模塊20可以根據(jù) "*》 得到 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，x,為變換數(shù)據(jù)，fl為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
壓縮模塊22,連接至處理模塊20,用于應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳 感矩陣對(duì)變換數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；
具體地，壓縮模塊22可以根據(jù)乃=^^，/ = 1"'",尋到壓縮數(shù)據(jù)，其中， "}，/ = 1，2， "^是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用本地媒體接入控制地址作為偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的
種子產(chǎn)生的kxn階的隨才幾壓縮傳感矩陣，其中*="， k>l, n>l。
混合模塊24,連接至壓縮模塊22,用于將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓 縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
具體地，混合模塊24根據(jù)Z-刀:i乂+^^+e對(duì)壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間混合，其中，Z為混合壓縮數(shù)據(jù)，X-[A，x2,…,^r,
A = [4,...，^]r ， e是融合中心的接收機(jī)噪聲。
以上各個(gè)模塊的處理的細(xì)節(jié)可以參照方法實(shí)施例的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行理解， 在次不再贅述。
通過上述處理，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)整體對(duì)稀疏性數(shù)據(jù)
和非稀疏性it據(jù)進(jìn)行壓縮。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種融合中心設(shè)備，圖3是本發(fā)明實(shí)施例 的融合中心設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的融合中心設(shè)備包括接收模塊30、第一重構(gòu)模塊32、第二重構(gòu)模塊34。下面，對(duì)本 發(fā)明實(shí)施例的融合中心設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體地，接收模塊30接收上述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的混合壓縮數(shù)據(jù)；在接收模 塊30接收到混合壓縮數(shù)據(jù)后，第 一重構(gòu)模塊32對(duì)所述混合壓縮數(shù)據(jù)通過迭 代操作計(jì)算數(shù)據(jù)相關(guān)性，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)相關(guān)性計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在所述圖 形小波的投影；隨后，第二重構(gòu)模塊34對(duì)所述投影進(jìn)行圖形小波反變換，得 到重構(gòu)的所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
具體地，1、在迭代次數(shù)iteFl時(shí)，第一重構(gòu)模塊32初始化殘余變量矩 陣a-Z，并設(shè)置hiV階的零矩陣Zo;
p尋化:;，《。'〉
,=arg max 〉 ^----,
2、 在第p次迭代時(shí)，第一重構(gòu)模塊32根據(jù) —""^ ||4 II計(jì)
算數(shù)據(jù)q與矩陣每一列的相關(guān)性，并找出具有最大相關(guān)性的列，,表示列標(biāo)，， 其中，《表示前一次迭代的殘余變量矩陣的向量，4"'表示4的第7列向量。
3、 第一重構(gòu)模塊32設(shè)集合Q^^—lu,，由"組成hp階矩陣,，4"
屬于4的子空間，隨后，利用1111111——^《l來估計(jì)第p次迭代的《，則每次 迭代都可以獲得p"的向量《。另外，zX、f，"l，…，氣則"=[《,，因此， 第p次迭代的參與矩陣為2P =z-zp 。
4、 第一重構(gòu)模塊32迭代反復(fù)k次，得到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在圖形小波的投影《， 其中，《具有稀疏性，k等于^"^矩陣的行數(shù)。
5、 第二重構(gòu)模塊34利用圖形小波的反變換，根據(jù)力="'「、得到原始的 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明 的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò) 單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例 方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下，即可以 理解并實(shí)施。
本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心設(shè)備， 通過將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合，利用圖形小波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在空間上的稀疏性，
進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)合cs壓縮，克服了現(xiàn)有技術(shù)中不能夠?qū)Ψ窍∈栊缘木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以及只能對(duì)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，能夠?qū)崿F(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)整體對(duì)稀疏性數(shù)據(jù)和非稀疏性數(shù)據(jù)的壓縮和重構(gòu)。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其 限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)
人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或 者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技 術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，包括構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用所述圖形小波對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，所述圖形小波用于對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)的比較；應(yīng)用所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；將所述壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，還包括 所述融合中心接收所述混合壓縮數(shù)據(jù)后，通過迭代操作計(jì)算所述混合壓縮數(shù)據(jù)與所述隨機(jī)壓縮傳感矩陣的數(shù)據(jù)相關(guān)性，并根據(jù)所述隨機(jī)壓縮傳感矩 陣中與所述混合壓縮數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)相關(guān)性的列提取重構(gòu)所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在所述 圖形小波的投影；所述融合中心對(duì)所述投影進(jìn)行圖形小波反變換，得到重構(gòu)的所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述構(gòu)造 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波包括對(duì)于每個(gè)位于"1，2"'"^ 、 AA的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) v , 根據(jù)a=。| ")|構(gòu)造該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的圖形小波 ； 其中，N表示該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的第N個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，N>1，丄表示到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)巧的距離，j>0, ; j表示距離"的跳數(shù)。/表示第/個(gè)節(jié)點(diǎn)。v'er, V 是網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合；'力 10，其它，《(")為巧的h跳環(huán)，夂(")W(v')^"("), Nh(v!)表 示距離巧為小于等于h跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，Nw(v!)表示距離v'為小于等于h-l 跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，h>0; h(")l表示距離巧恰好為h跳的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)C,a, ,^工C,廣(1X"lA^)l"2 w為歸一化因子， A=。 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述應(yīng)用 所述圖形小波對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 變換數(shù)據(jù)包括根據(jù) ；'7'幺"得到所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù) 據(jù)，其中，x,為所述變換數(shù)據(jù)，fi為所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
5、 才艮據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述應(yīng)用 所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得所述 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)包括根據(jù)乃=傘"/ = 1""，,尋到所述壓縮數(shù)據(jù)，其中，"}，/ = 1，2""，^是所述網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)利用本地媒體接入控制地址作為偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的種子產(chǎn)生的k x n 階的所述隨^l壓縮傳感矩陣，其中*=", k>l， n>l。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述將所 述壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合包括根據(jù)Z^Z二"+e-^ + e對(duì)所述壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在 自由空間混合，其中，Z為所述混合壓縮數(shù)據(jù)，X-[A,X2，…,;^:r， A-[4,…,4J，e是所述融合中心的接收機(jī)噪聲。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述對(duì)所述混合壓縮數(shù)據(jù)通過迭代操作計(jì)算數(shù)據(jù)相關(guān)性，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)相關(guān)性計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在所述圖形小波的投影包括在第一次迭代時(shí)，初始化殘余變量矩陣込=2,并設(shè)置"^階的零矩陣<formula>formula see original document page 4</formula> 在第p次迭代時(shí)，根據(jù)''=1'2' C計(jì)算數(shù)據(jù)q與所述隨機(jī)壓縮傳感矩陣中每一列的相關(guān)性，并找出所述隨機(jī)壓縮傳感矩陣中與所述數(shù)據(jù)q具有最大相關(guān)性的列，其中， 一表示列標(biāo)，《J表示前一次迭代的殘余 變量矩陣的向量，々""表示4的第y列向量，所述前一次迭代的殘余變量矩陣 為f=Z —〃，其中，ZP=[《f,《=4nV" = U, p>1;設(shè)置集合Q、Q"u一，從4中抽取列標(biāo)為Qp的列組成"^階矩陣々、根據(jù)min Z — 估計(jì)第p次迭代的《；反復(fù)迭代k次，得到所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在所述圖形小波的投影《。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述對(duì)所 述投影進(jìn)行圖形小波反變換，得到重構(gòu)的所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包括根據(jù)力=甲"、得到原始的所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
9、 一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，其特征在于，包括處理模塊，用于構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用所述圖形小波對(duì) 所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中， 所述圖形小波用于對(duì)所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)的比較；壓縮模塊，用于應(yīng)用所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)所述變換 數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；混合模塊，用于將所述壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。
10、 一種融合中心設(shè)備，其特征在于，包括 接收模塊，用于接收所述混合壓縮數(shù)據(jù)；第一重構(gòu)模塊，用于通過迭代操作計(jì)算所述混合壓縮數(shù)據(jù)與所述隨機(jī)壓 縮傳感矩陣的數(shù)據(jù)相關(guān)性，并根據(jù)所述隨機(jī)壓縮傳感矩陣中與所述混合壓縮數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)相關(guān)性的列提取重構(gòu)所述節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在所述圖形小波的投影；第二重構(gòu)模塊，用于對(duì)所述^t殳影進(jìn)行圖形小波反變換，得到重構(gòu)的所述 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理方法、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和融合中心設(shè)備，其中該方法包括構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖形小波，并應(yīng)用圖形小波對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的變換數(shù)據(jù)，其中，圖形小波用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)比較；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的隨機(jī)壓縮傳感矩陣對(duì)變換數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，獲得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)；將壓縮數(shù)據(jù)與其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)在自由空間進(jìn)行混合，獲得混合壓縮數(shù)據(jù)并發(fā)給融合中心。通過將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合，利用圖形小波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在空間上的稀疏性，實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)整體對(duì)稀疏性數(shù)據(jù)和非稀疏性數(shù)據(jù)的壓縮。
文檔編號(hào)H04W84/18GK101621855SQ20091008983
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者軍 張, 冰 杜, 磊 鄭 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)