待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，包括大量的傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管 理節(jié)點等，用于實時監(jiān)測和采集監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測對象的信息（簡稱：數(shù)據(jù)），處理后發(fā)送 給用戶進(jìn)行分析。
[0003] 通常，大量的傳感器節(jié)點隨機(jī)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，通過自組織和多跳方式構(gòu)成無 線傳感網(wǎng)絡(luò)。每個傳感器節(jié)點實時監(jiān)測和采集所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，并W無線通信的方 式將數(shù)據(jù)通過其他傳感器節(jié)點逐跳地傳輸，直至傳輸至匯聚節(jié)點，最終由匯聚節(jié)點通過基 站、互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星發(fā)送給管理節(jié)點，W使得管理節(jié)點側(cè)的用戶可W根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析。
[0004] 但是，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在采用上述方式將傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶時， 由于每個傳感器節(jié)點均通過其他傳感器節(jié)點逐跳地傳輸所采集的數(shù)據(jù)，使得一個數(shù)據(jù)可能 會被多個傳感器節(jié)點傳輸，且由于傳感器節(jié)點之間通過無線通信的方式進(jìn)行傳輸，因此受 監(jiān)測區(qū)域的噪聲和環(huán)境的干擾，W及傳感器節(jié)點自身的計算能力、存儲容量、通信能力、電 量的影響，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中經(jīng)常會發(fā)生數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶無法 根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，或者導(dǎo)致用戶根據(jù)接收的數(shù)據(jù)得到錯誤的分析結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法和裝置，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中經(jīng)常會發(fā)生數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶無法根據(jù)管理節(jié)點接收的 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，或者導(dǎo)致用戶根據(jù)管理節(jié)點接收的數(shù)據(jù)得到錯誤的分析結(jié)果的技術(shù)問題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供一種待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法，所述方法適用于數(shù)據(jù)集合， 所述數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點包括至少一個所述待估節(jié)點，所述待估節(jié)點為缺失數(shù)據(jù) 的節(jié)點；所述待估節(jié)點上缺失數(shù)據(jù)的時刻為待估時刻，所述待估節(jié)點上的待估時刻為至少 一個；所述方法包括：
[0008] 步驟A:根據(jù)所述待估節(jié)點上當(dāng)前待估時刻對應(yīng)的第一數(shù)據(jù)序列與所述數(shù)據(jù)集合 中所述當(dāng)前待估時刻之前的第一時刻對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)序列之間的平均相關(guān)值，確定基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)樣本集合；所述第一數(shù)據(jù)序列包括所述數(shù)據(jù)集合中除所述待估節(jié)點之外的其他節(jié)點在所 述當(dāng)前待估時刻的數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)序列包括所述待估節(jié)點在所述第一時刻的數(shù)據(jù)和所 述其他節(jié)點在所述第一時刻的數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟B:根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中在所述當(dāng)前待估時刻之前的每一時刻的所 述待估節(jié)點的數(shù)據(jù)變化率、在所述當(dāng)前待估時刻之前的每一時刻的所述待估節(jié)點的權(quán)重、 在所述當(dāng)前待估時刻相鄰的前一時刻的所述待估節(jié)點的數(shù)據(jù)、所述當(dāng)前待估時刻和所述當(dāng) 前待估時刻相鄰的前一時刻，確定所述待估節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的時間評估數(shù)據(jù)；
[0010] 步驟C:根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中所述待估節(jié)點的第S數(shù)據(jù)序列與所述基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)樣本集合中的每個節(jié)點的第四數(shù)據(jù)序列的空間距離，和，預(yù)設(shè)的空間距離闊值，從所述 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中確定空間數(shù)據(jù)樣本集合；所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中的每個樣本數(shù)據(jù)所 屬的節(jié)點均為與所述第=數(shù)據(jù)序列的空間距離小于等于所述空間距離闊值的所述第四數(shù) 據(jù)序列所在的節(jié)點；
[0011] 步驟D:根據(jù)所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中的所述每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點的權(quán)重、 所述每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的數(shù)據(jù)變化率和所述待估節(jié)點在所述 當(dāng)前待估時刻相鄰的前一時刻的數(shù)據(jù)，確定所述待估節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的空間評估 數(shù)據(jù)；
[0012] 步驟E:根據(jù)所述空間評估數(shù)據(jù)、所述時間評估數(shù)據(jù)和第一權(quán)重因子，確定所述待 估節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的評估數(shù)據(jù)，并將所述評估數(shù)據(jù)填補(bǔ)至所述待估節(jié)點中；其中， 所述第一權(quán)重因子為所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中所述每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點的權(quán)重之和。
[0013] 第二方面，本發(fā)明提供一種待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)裝置，所述裝置包括：
[0014] 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合確定模塊，用于根據(jù)所述待估節(jié)點上當(dāng)前待估時刻對應(yīng)的第一 數(shù)據(jù)序列與數(shù)據(jù)集合中所述當(dāng)前待估時刻之前的第一時刻對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)序列之間的平 均相關(guān)值，確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合；所述第一數(shù)據(jù)序列包括所述數(shù)據(jù)集合中除所述待估節(jié) 點之外的其他節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)序列包括所述待估節(jié)點在所 述第一時刻的數(shù)據(jù)和所述其他節(jié)點在所述第一時刻的數(shù)據(jù)；
[0015] 時間評估數(shù)據(jù)確定模塊，用于根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合確定模塊確定的所述基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中在所述當(dāng)前待估時刻之前的每一時刻的所述待估節(jié)點的數(shù)據(jù)變化率、在 所述當(dāng)前待估時刻之前的每一時刻的所述待估節(jié)點的權(quán)重、在所述當(dāng)前待估時刻相鄰的前 一時刻的所述待估節(jié)點的數(shù)據(jù)、所述當(dāng)前待估時刻和所述當(dāng)前待估時刻相鄰的前一時刻， 確定所述待估節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的時間評估數(shù)據(jù)；
[0016] 空間評估數(shù)據(jù)確定模塊，用于根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合確定模塊確定的所述基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中所述待估節(jié)點的第=數(shù)據(jù)序列與所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中的每個節(jié)點 的第四數(shù)據(jù)序列的空間距離，和，預(yù)設(shè)的空間距離闊值，從所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中確定空 間數(shù)據(jù)樣本集合；所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中的每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點均為與所述第=數(shù) 據(jù)序列的空間距離小于等于所述空間距離闊值的所述第四數(shù)據(jù)序列所在的節(jié)點；
[0017] 所述空間評估數(shù)據(jù)確定模塊，還用于根據(jù)所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中的所述每個樣 本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點的權(quán)重、所述每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻的數(shù)據(jù)變化 率和所述待估節(jié)點在所述當(dāng)前待估時刻相鄰的前一時刻的數(shù)據(jù)，確定所述待估節(jié)點在所述 當(dāng)前待估時刻的空間評估數(shù)據(jù)；
[0018] 數(shù)據(jù)填補(bǔ)模塊，用于根據(jù)所述空間評估數(shù)據(jù)確定模塊確定的所述空間評估數(shù)據(jù)、 所述時間評估數(shù)據(jù)確定模塊確定的所述時間評估數(shù)據(jù)和第一權(quán)重因子，確定所述待估節(jié)點 在所述當(dāng)前待估時刻的評估數(shù)據(jù)，并將所述評估數(shù)據(jù)填補(bǔ)至所述待估節(jié)點中；其中，所述第 一權(quán)重因子為所述空間數(shù)據(jù)樣本集合中所述每個樣本數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點的權(quán)重之和。
[0019] 本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法和裝置，通過選擇與缺失數(shù)據(jù)時空相關(guān)性 較高的數(shù)據(jù)集合作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合，并根據(jù)該基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集合中的待估節(jié)點在當(dāng)前 待估時刻之前的所有時刻的數(shù)據(jù)變化規(guī)律，W及，與待估節(jié)點空間相關(guān)性較高的節(jié)點在當(dāng) 前待估時刻的數(shù)據(jù)變化規(guī)律，為缺失數(shù)據(jù)確定評估數(shù)據(jù)，并將該評估數(shù)據(jù)填補(bǔ)至數(shù)據(jù)集合 中。通過本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法，可W對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點存儲 的數(shù)據(jù)集合中的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)，使用戶可W根據(jù)數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得到 正確的分析結(jié)果。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法實施例一的流程圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法實施例二的流程圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法實施例S的流程圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 通常，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個傳感器節(jié)點均同時、且周期性的將采集的數(shù)據(jù)發(fā) 送給匯聚節(jié)點，由匯聚節(jié)點統(tǒng)一發(fā)送給管理節(jié)點進(jìn)行存儲。其中，管理節(jié)點所存儲的數(shù)據(jù)可 W看作是一個數(shù)據(jù)集合，該數(shù)據(jù)集合包括每個傳感器節(jié)點（簡稱：節(jié)點）上在所有時刻的數(shù) 據(jù)。示例性的，假設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包括5個節(jié)點，則管理節(jié)點存儲的數(shù)據(jù)集合可W表示 為如下矩陣（1): 「5*1, 52, S3, S4, 55, 1 句 巧：巧：M,:巧：
[0028] A 巧，巧，巧' Cl) Sl SI, S3, 54, S5, - L打. J'.nirth!.. _
[0029] 其中，上述數(shù)據(jù)集合中的每個數(shù)據(jù)均有所屬的節(jié)點，每個數(shù)據(jù)均對應(yīng)一個時刻。例 如：巧,所屬的節(jié)點為傳感器節(jié)點1，巧,對應(yīng)的時刻為ti時刻，即呵,為節(jié)點1在ti時刻的 數(shù)據(jù)。
[0030] 上述數(shù)據(jù)集合中的每一行數(shù)據(jù)可W視為一個數(shù)據(jù)序列，該數(shù)據(jù)序列為某一時刻對 應(yīng)的數(shù)據(jù)序列，其中，每個時刻對應(yīng)的數(shù)據(jù)序列均包括所有節(jié)點在該時刻的數(shù)據(jù)，例如：ti 時刻對應(yīng)的數(shù)據(jù)序列為：[規(guī)。蓋2,, S3,, 54,,S5,,]。上述數(shù)據(jù)集合中的每一列數(shù)據(jù)也 可W視為一個數(shù)據(jù)序列，該數(shù)據(jù)序列為某一節(jié)點的數(shù)據(jù)序列，其中，每個節(jié)點的數(shù)據(jù)序列包 括該節(jié)點在所有時刻的數(shù)據(jù)，例如：節(jié)點3的數(shù)據(jù)序列為：!；巧,巧巧J。也 就是說，矩陣（1)中的每行為某一時刻對應(yīng)的數(shù)據(jù)序列，矩陣（1)中的每列為某一節(jié)點的數(shù) 據(jù)序列。
[0031]由于現(xiàn)有技術(shù)中在通過無線傳感器逐跳傳輸數(shù)據(jù)的時候，受監(jiān)測區(qū)域的噪聲和環(huán) 境的干擾，W及傳感器節(jié)點自身的計算能力、存儲容量、通信能力、電量的影響，無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中經(jīng)常會發(fā)生數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，也就是說，上述管理節(jié)點中存儲的數(shù) 據(jù)集合中可能會有一個或多個數(shù)據(jù)缺失。運樣，當(dāng)用戶使用管理節(jié)點中存儲的數(shù)據(jù)集合進(jìn) 行分析時，由于數(shù)據(jù)集合中存在數(shù)據(jù)缺失，使得用戶無法根據(jù)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分析，或者導(dǎo)致 用戶根據(jù)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分析時會得到錯誤的分析結(jié)果。
[0032] 本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法和裝置，旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中由于無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過程中經(jīng)常會發(fā)生數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶無法根據(jù)管理節(jié)點 接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，或者導(dǎo)致用戶根據(jù)管理節(jié)點接收的數(shù)據(jù)得到錯誤的分析結(jié)果的技術(shù) 問題。
[0033] 下面W具體地實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。下面運幾個具體的實施 例可W相互結(jié)合，對于相同或相似的概念或過程可能在某些實施例不再寶述。
[0034]圖1為本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法實施例一的流程圖。該方法的執(zhí) 行主體可W為具有數(shù)據(jù)填補(bǔ)功能的通信設(shè)備，或者還可W為一具有數(shù)據(jù)填補(bǔ)功能的通信系 統(tǒng)，該通信系統(tǒng)可W包括具有接收、判斷、評估、填補(bǔ)等功能的各種硬件設(shè)備。該方法適用于 數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)集合中的數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點包括至少一個待估節(jié)點，待估節(jié)點為缺失數(shù)據(jù)的 節(jié)點；待估節(jié)點上缺失數(shù)據(jù)的時刻為待估時刻，待估節(jié)點上的待估時刻為至少一個。如圖1 所示，該方法可W包括如下步驟：
[0035] 步驟SlOl:根據(jù)待估節(jié)點上當(dāng)前待估時刻對應(yīng)的第一數(shù)據(jù)序列與數(shù)據(jù)集合中當(dāng) 前待估時刻之前的第一時刻對應(yīng)的第二數(shù)據(jù)序列之間的平均相關(guān)值，確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本集 合；第一數(shù)據(jù)序列包括數(shù)據(jù)集合中除待估節(jié)點之外的其他節(jié)點在當(dāng)前待估時刻的數(shù)據(jù)，第 二數(shù)據(jù)序列包括待估節(jié)點在第一時刻的數(shù)據(jù)和其他節(jié)點在第一時刻的數(shù)據(jù)。
[0036] 具體的，本發(fā)明提供的待估節(jié)點的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法適用于有缺失數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合， 該有缺失數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合可W為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中管理節(jié)點存儲的數(shù)據(jù)集合。本申請將W 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中管理節(jié)點存儲的有缺失數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合（簡稱：數(shù)據(jù)集合）對本發(fā)明進(jìn) 行詳細(xì)的介紹。
[0037] 上述數(shù)據(jù)集合中的缺失數(shù)據(jù)所屬的節(jié)點為待估節(jié)點，每個待估節(jié)點上缺失數(shù)據(jù)的 時刻為每個待估節(jié)點的待估時刻。上述數(shù)據(jù)集合包括的數(shù)據(jù)為待估節(jié)點除待估時刻之外的 其他時刻的數(shù)據(jù)，W及其他節(jié)點在所有時刻的數(shù)據(jù)。若待估節(jié)點的待估時刻為多個，則對該 待估節(jié)點在某一待估時刻的缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)時，該待估時刻即為該待估節(jié)點的當(dāng)前待估 時刻。示例性的：假設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括5個節(jié)點，其中，管理節(jié)點存儲的數(shù)據(jù)集合為如 下矩陣（2): 巧！觀 54,,巧― 劉,：