一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法，包括如下步驟：配置基于潛在事件的kNN查詢問題；將感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分并選取網(wǎng)格管理節(jié)點；確定值得關注的感知數(shù)據(jù)，濾除不值得關注的感知數(shù)據(jù)；計算事件距離并離散化；將值得關注的事件信息異地存儲到相應網(wǎng)格；匯聚節(jié)點依次向網(wǎng)格管理節(jié)點發(fā)送查詢消息，網(wǎng)格管理節(jié)點反饋查詢結果。利用本發(fā)明，能夠以少量的數(shù)據(jù)傳輸量得到較為精確的潛在事件查詢結果，并且查詢響應時間快，很適合基于傳感器網(wǎng)絡的實時事件監(jiān)控系統(tǒng)。
【專利說明】 —種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種kNN查詢方法，尤其涉及一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法，屬于傳感網(wǎng)【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在新興的無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,簡稱WSN)應用中，一個關鍵性的挑戰(zhàn)是設計可靠和節(jié)能的數(shù)據(jù)處理方法，從分布式的感知數(shù)據(jù)中獲取有用的信息，如已經(jīng)或即將發(fā)生的事件。無線傳感器網(wǎng)絡可以看成是能量受限的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個分布式節(jié)點通過無線通信連接。無線傳感器網(wǎng)絡的任務包括:檢測物理環(huán)境值，處理感知數(shù)據(jù)，傳輸處理結果到基站(或匯聚節(jié)點)。由于在無線傳感器網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)傳輸需要消耗大部分的能量，因此無線傳感器網(wǎng)絡應用的一個核心挑戰(zhàn)是設計節(jié)能而可靠的數(shù)據(jù)處理算法，減少數(shù)據(jù)傳輸量，從而提高網(wǎng)絡生命周期。此外，減少數(shù)據(jù)傳輸量還可以提高處理響應速度，降低無線通信過程中的信號干擾。
[0003]kNN查詢是無線傳感器網(wǎng)絡應用中的一個常見任務，例如事件檢測和目標追蹤等。kNN是K最鄰近結點算法(k-Nearest Neighboralgorithm)的縮寫,是電子信息分類器算法的一種。在無線傳感器網(wǎng)絡應用中，主要有兩種類型的kNN查詢:一是基于地理位置的kNN查詢，即給定一個地理位置坐標，查找k (K為正整數(shù))個離該位置最近且滿足一定條件的節(jié)點；另一種是基于值的kNN查詢，這需要用戶指定一個值，查詢k個距離給定值最近的節(jié)點。
[0004]無論是哪種類型的kNN查詢，現(xiàn)有的kNN查詢方法大都是基于原始感知數(shù)據(jù)的，處理這些原始數(shù)據(jù)會導致非常大的數(shù)據(jù)傳輸量，以及很慢的查詢響應速度。然而在大部分無線傳感器網(wǎng)絡應用中，用戶并不關注這些原始感知數(shù)據(jù)，也不關心網(wǎng)內處理時的數(shù)據(jù)格式，他們只是想要得到監(jiān)控對象的狀態(tài)信息，例如(潛在)事件節(jié)點的位置等。在現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)的kNN查詢方法要么基于以數(shù)據(jù)為中心的存儲方式，要么基于傳感器節(jié)點本地存儲的方式，前者往往需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)移動，從而造成很大的數(shù)據(jù)傳輸量；后者需要基站廣播查詢消息至整個網(wǎng)絡，既耗能又耗時。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法。
[0006]為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案:
[0007]一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法，包括如下步驟:
[0008]配置基于潛在事件的kNN查詢問題；
[0009]將感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分并選取網(wǎng)格管理節(jié)點；
[0010]確定值得關注的感知數(shù)據(jù)，濾除不值得關注的感知數(shù)據(jù)；
[0011]計算事件距離并離散化；
[0012]將值得關注的事件信息異地存儲到相應網(wǎng)格；[0013]匯聚節(jié)點依次向所述網(wǎng)格管理節(jié)點發(fā)送查詢消息，所述網(wǎng)格管理節(jié)點反饋查詢結果O
[0014]其中較優(yōu)地，所述將感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分并選取網(wǎng)格管理節(jié)點的步驟進一步包括:
[0015]按照事件距離等級的數(shù)目對感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；
[0016]根據(jù)感知區(qū)域的大小和網(wǎng)格的數(shù)目確定網(wǎng)格大小；
[0017]每個節(jié)點根據(jù)全局信息和自身的地理坐標計算得到它所屬的網(wǎng)格
[0018]號；
[0019]選取離網(wǎng)格中心坐標最近的節(jié)點作為所述網(wǎng)格管理節(jié)點。
[0020]其中較優(yōu)地，所述節(jié)點的網(wǎng)格號按下式進行計算:
[0021]
【權利要求】
1.一種基于傳感器網(wǎng)絡事件檢測的kNN查詢方法，其特征在于包括如下步驟: 配置基于潛在事件的kNN查詢問題； 將感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分并選取網(wǎng)格管理節(jié)點； 確定值得關注的感知數(shù)據(jù)，濾除不值得關注的感知數(shù)據(jù)； 計算事件距離并離散化； 將值得關注的事件信息異地存儲到相應網(wǎng)格； 匯聚節(jié)點依次向所述網(wǎng)格管理節(jié)點發(fā)送查詢消息，所述網(wǎng)格管理節(jié)點反饋查詢結果。
2.如權利要求1所述的kNN查詢方法，其特征在于所述將感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分并選取網(wǎng)格管理節(jié)點的步驟進一步包括: 按照事件距離等級的數(shù)目對感知區(qū)域進行網(wǎng)格劃分； 根據(jù)感知區(qū)域的大小和網(wǎng)格的數(shù)目確定網(wǎng)格大小； 每個節(jié)點根據(jù)全局信息和自身的地理坐標計算得到它所屬的網(wǎng)格號； 選取離網(wǎng)格中心坐標最近的節(jié)點作為所述網(wǎng)格管理節(jié)點。
3.如權利要求2所述的kNN查詢方法，其特征在于所述節(jié)點的網(wǎng)格號按下式進行計算:
4.如權利要求1所述的kNN查詢方法，其特征在于所述確定值得關注的感知數(shù)據(jù)的步驟中， 當感知數(shù)據(jù)和事件的距離不大于預設閾值時，將感知數(shù)據(jù)作為值得關注的感知數(shù)據(jù)，否則作為不值得關注的感知數(shù)據(jù)被過濾掉。
5.如權利要求1所述的kNN查詢方法，其特征在于所述將值得關注的事件信息異地存儲到相應網(wǎng)格的步驟進一步包括: 節(jié)點采集到一個值得關注的數(shù)據(jù)； 根據(jù)本地的事件距離函數(shù)和事件距離等級，將所述值得關注的數(shù)據(jù)轉化成為一個新事件距離等級； 所述節(jié)點通過一個hash函數(shù)把所述事件距離等級和相應的節(jié)點編號異地存儲到相對應的網(wǎng)格中。
6.如權利要求1所述的kNN查詢方法，其特征在于匯聚節(jié)點依次向所述網(wǎng)格管理節(jié)點發(fā)送查詢消息，所述網(wǎng)格管理節(jié)點反饋查詢結果的步驟進一步包括: 基站按照事件距離等級的順序發(fā)送查詢消息到相應的網(wǎng)格管理節(jié)點中； 所述網(wǎng)格管理節(jié)點接收到查詢消息后，查找出現(xiàn)頻率大于預設閾值的節(jié)點作為查詢的候選結果，并將結果返饋給所述基站； 如果候選結果的數(shù)量大于用戶設定的查詢設定值，則返回頻率最高的與用戶查詢設定值數(shù)目相同的節(jié)點編號作為查詢結果； 如果候選結果的數(shù)量小于用戶設定的查詢設定值，則返回所有候選結果中的節(jié)點編號作為查詢結果， 并且所述基站繼續(xù)發(fā)送查詢消息到下一個網(wǎng)格中查詢剩余的結果；如果查詢得到與用戶查詢設定值數(shù)目相同的結果或者查詢完所有的網(wǎng)格，則結束查詢。
【文檔編號】H04W24/00GK103874091SQ201410125872
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】陳紅, 李英龍, 李翠平, 朱建祥 申請人:中國人民大學