一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置、多個傳感器裝置、數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置、時空一致性處理器、數(shù)據(jù)相關(guān)裝置、合成與識別裝置及數(shù)據(jù)庫信息裝置；目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置與多個傳感器裝置連接，多個傳感器裝置與數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置連接，多個傳感器裝置并行設(shè)置；數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置與時空一致性處理器連接，時空一致性處理器與數(shù)據(jù)相關(guān)裝置的一個輸入端連接，數(shù)據(jù)相關(guān)裝置與合成與識別裝置的一個輸入端連接，數(shù)據(jù)庫信息裝置的兩個輸出端與數(shù)據(jù)相關(guān)裝置及合成與識別裝置的另一個輸出端連接。本發(fā)明能有效克服并行數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)互耦合、過程依賴、共享同步等技術(shù)難題，提升數(shù)據(jù)和計(jì)算空間并行度，具有良好的并行擴(kuò)展性。
【專利說明】
一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多傳感器數(shù)據(jù)融合是把多種傳感器獲得的數(shù)據(jù)依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行綜合處理，獲得對被測目標(biāo)一致性描述。多源融合信息擴(kuò)大了C3I系統(tǒng)在空間、時間、頻率覆蓋上對目標(biāo)的感知能力，增加了情報(bào)信息的可信度，提高了系統(tǒng)信息穩(wěn)健性、抗干擾能力，在C3I系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。然而，隨著傳感器數(shù)量/探測范圍以及融合算法復(fù)雜性的增加，單位時間內(nèi)要融合的目標(biāo)數(shù)量和計(jì)算復(fù)雜性的急劇增加，傳統(tǒng)的簡化算法和提高處理器性能的作法已難以滿足大容量低延時高精度的數(shù)據(jù)融合處理要求。
[0003]隨著數(shù)據(jù)融合技術(shù)的高度發(fā)展，開展數(shù)據(jù)融合并行處理技術(shù)已成為C3I情報(bào)處理的迫切需求。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)并行方法包括數(shù)據(jù)分塊(也稱數(shù)據(jù)分區(qū))、數(shù)據(jù)分段、責(zé)任區(qū)劃分等。數(shù)據(jù)分塊主要是將待融合目標(biāo)區(qū)域空間按位置劃分為網(wǎng)格，將落入網(wǎng)格的數(shù)據(jù)歸入一個數(shù)據(jù)塊或數(shù)據(jù)區(qū)，主要有矩形塊和扇區(qū)塊，并分發(fā)給各個處理器處理;數(shù)據(jù)分段不考慮目標(biāo)位置，是將待處理數(shù)據(jù)序列直接等分，形成與處理器數(shù)量大致相等的數(shù)據(jù)包，分別發(fā)送各處理器處理；而責(zé)任區(qū)劃分方法是將探測范圍劃分為一個個地理區(qū)域，讓每個處理器負(fù)責(zé)處理其中一個區(qū)的數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:提供一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，克服了數(shù)據(jù)融合并行化的困難，避免了長流水線融合模式，削減了相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)耦合度，實(shí)現(xiàn)分區(qū)獨(dú)立計(jì)算、最小化并行通信量。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置、多個傳感器裝置、數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置、時空一致性處理器、數(shù)據(jù)相關(guān)裝置、合成與識別裝置及數(shù)據(jù)庫信息裝置;所述的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置的輸出端分別與所述的多個傳感器裝置的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置的輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置并行設(shè)置;所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置的輸出端與所述的時空一致性處理器的輸入端連接，所述的時空一致性處理器的輸出端與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置的輸出端與所述的合成與識別裝置的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)庫信息裝置的兩個輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置及合成與識別裝置的另一個輸出端連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)融合并行處理框架。
[0007]上述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，所述的時空一致性處理器由時間統(tǒng)一處理器及空間統(tǒng)一處理器構(gòu)成。
[0008]—種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，該方法至少包括如下步驟:
[0009]步驟1:近鄰聚類獨(dú)立區(qū)域劃分。
[0010]步驟2:負(fù)載均衡策略。
[0011]上述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，其中，在所述的步驟I中，還包括如下分步驟:
[0012]步驟1.1:對于待聚類的點(diǎn)跡集合，計(jì)算元素兩兩之間的距離。
[0013]步驟1.2:在計(jì)算過程匯總，從D的行向量中找出與點(diǎn)跡集合距離小于T的各元素形成初始聚類C中心。
[0014]步驟1.3:從C中找出一個未處理的元素，并將未處理的元素標(biāo)記為已處理，并執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)。
[0015]步驟1.4:執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)，使C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理。
[0016]步驟1.5:若C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理，則終止;否則返回步驟1.3。
[0017]上述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，其中，在所述的步驟2中，還包括如下分步驟:
[0018]步驟2.1:計(jì)算各節(jié)點(diǎn)理論上計(jì)算量。
[0019]步驟2.2:計(jì)算各分區(qū)大小并進(jìn)行排序，獲得有序集合。
[0020]步驟2.3:依次從有序集合V的兩端取元素，組成k個子集Di。
[0021 ]步驟2.4:將N個Di分別發(fā)送給N個計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行。
[0022]本發(fā)明能有效克服并行數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)互耦合、過程依賴、共享同步等技術(shù)難題，提升數(shù)據(jù)和計(jì)算空間并行度，具有良好的并行擴(kuò)展性。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0025]請參見附圖1所示，一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置1、多個傳感器裝置2、數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置3、時空一致性處理器4、數(shù)據(jù)相關(guān)裝置5、合成與識別裝置6及數(shù)據(jù)庫信息裝置7;所述的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置I的輸出端分別與所述的多個傳感器裝置2的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置2的輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置3的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置2并行設(shè)置;所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置3的輸出端與所述的時空一致性處理器4的輸入端連接，所述的時空一致性處理器4的輸出端與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置5的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置5的輸出端與所述的合成與識別裝置6的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)庫信息裝置7的兩個輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置5及合成與識別裝置6的另一個輸出端連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)融合并行處理框架。
[0026]所述的時空一致性處理器4由時間統(tǒng)一處理器41及空間統(tǒng)一處理器42構(gòu)成，可確保時間和空間的統(tǒng)一性。
[0027]—種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，該方法至少包括如下步驟:
[0028]步驟1:近鄰聚類獨(dú)立區(qū)域劃分。
[0029]步驟2:負(fù)載均衡策略。
[0030]在所述的步驟I中，還包括如下分步驟:
[0031 ]步驟1.1:對于待聚類的點(diǎn)跡集合，計(jì)算元素兩兩之間的距離。
[0032]步驟1.2:在計(jì)算過程匯總，從D的行向量中找出與點(diǎn)跡集合距離小于T的各元素形成初始聚類C中心。
[0033]步驟1.3:從C中找出一個未處理的元素，并將未處理的元素標(biāo)記為已處理，并執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)。
[0034]步驟1.4:執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)，使C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理。
[0035]步驟1.5:若C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理，則終止;否則返回步驟1.3。
[0036]在所述的步驟2中，還包括如下分步驟:
[0037]步驟2.1:計(jì)算各節(jié)點(diǎn)理論上計(jì)算量。
[0038]步驟2.2:計(jì)算各分區(qū)大小并進(jìn)行排序，獲得有序集合。
[0039]步驟2.3:依次從有序集合V的兩端取元素，組成k個子集Di。
[0040]步驟2.4:將N個Di分別發(fā)送給N個計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行。
[0041 ]本發(fā)明根據(jù)數(shù)據(jù)相關(guān)基本原理，對數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)嵤败洝眲澐?，削減相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)耦合度，實(shí)現(xiàn)分區(qū)獨(dú)立計(jì)算，獲取最小化并行通信量;采取相關(guān)、合成雙路并行融合模式縮短流水線深度縮短時延。
[0042]綜上所述，本發(fā)明能有效克服并行數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)互耦合、過程依賴、共享同步等技術(shù)難題，提升數(shù)據(jù)和計(jì)算空間并行度，具有良好的并行擴(kuò)展性。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置、多個傳感器裝置、數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置、時空一致性處理器、數(shù)據(jù)相關(guān)裝置、合成與識別裝置及數(shù)據(jù)庫信息裝置;所述的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)裝置的輸出端分別與所述的多個傳感器裝置的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置的輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置的輸入端連接，所述的多個傳感器裝置并行設(shè)置;所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理裝置的輸出端與所述的時空一致性處理器的輸入端連接，所述的時空一致性處理器的輸出端與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置的輸出端與所述的合成與識別裝置的一個輸入端連接，所述的數(shù)據(jù)庫信息裝置的兩個輸出端分別與所述的數(shù)據(jù)相關(guān)裝置及合成與識別裝置的另一個輸出端連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)融合并行處理框架。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:所述的時空一致性處理器由時間統(tǒng)一處理器及空間統(tǒng)一處理器構(gòu)成。3.—種應(yīng)用于權(quán)利要求1或2所述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，其特征在于:該方法至少包括如下步驟: 步驟1:近鄰聚類獨(dú)立區(qū)域劃分； 步驟2:負(fù)載均衡策略。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，其特征在于:在所述的步驟I中，還包括如下分步驟: 步驟1.1:對于待聚類的點(diǎn)跡集合，計(jì)算元素兩兩之間的距離； 步驟1.2:在計(jì)算過程匯總，從D的行向量中找出與點(diǎn)跡集合距離小于T的各元素形成初始聚類C中心； 步驟1.3:從C中找出一個未處理的元素，并將未處理的元素標(biāo)記為已處理，并執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)； 步驟1.4:執(zhí)行簇環(huán)函數(shù)，使C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理； 步驟1.5:若C中未處理的元素均標(biāo)記為已處理，則終止;否則返回步驟1.3。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于并行數(shù)據(jù)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的融合數(shù)據(jù)空間軟劃分方法，其特征在于:在所述的步驟2中，還包括如下分步驟: 步驟2.1:計(jì)算各節(jié)點(diǎn)理論上計(jì)算量； 步驟2.2:計(jì)算各分區(qū)大小并進(jìn)行排序，獲得有序集合； 步驟2.3:依次從有序集合V的兩端取元素，組成k個子集Di ; 步驟2.4:將N個Di分別發(fā)送給N個計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行。
【文檔編號】H04W84/18GK105959342SQ201610236730
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】陳昊, 褚倩云
【申請人】安徽大學(xué)