CN103249064A - 一种无线传感器网络数据收集方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种无线传感器网络数据收集方法。该方法包括：获取无线传感器网络节点的跳数信息；跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包后，将自身采集的数据以L为模叠加到数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点；所述数据包携带有节点采集的数据，所述L为采用的数据进制；汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。本申请实施例还公开了一种无线传感器网络数据收集系统。本申请实施例兼顾监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。

Description

一种无线传感器网络数据收集方法及系统

技术领域

本申请涉及无线传感器网络技术领域，特别是涉及一种无线传感器网络数据收集方法及相应的系统。

背景技术

无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点和处于网络核心的融合中心(SINK节点，又称汇聚节点)组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。WSN网络广泛应用于环境监控、森林防火、军事应用等领域。为了实现对监测区域的监控，需要通过部署的传感器节点收集监控对象的大量信息，这些信息逐节点传输到WSN网络的融合中心，融合中心对这些收集的WSN数据进行展现，从而实现对监控对象的监控。

对于WSN数据的收集方法，现有技术存在两种方式，一是对传感器节点收集的大量信息不作处理，直接逐节点传输到汇聚节点；一是对传感器节点收集的大量信息进行求最大值、平均值等数据聚合处理，然后再将处理结果逐节点传输到汇聚节点。前者采集的数据量大，能够实现精确监控，但数据传输量随之增加，传输消耗的能量资源较多，整体上降低了能量资源有限的WSN网络的使用寿命。后者对采集数据进行了处理，减少了数据传输量，延长了WSN网络的使用寿命，但不能实现精确监控。由此可见，现有技术不具有灵活性，存在“顾此失彼”的问题，不能兼顾监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种无线传感器网络数据收集方法及相应的系统，以满足监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。

本申请实施例提供的无线传感器网络数据收集方法包括：

获取无线传感器网络节点的跳数信息；

跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包后，将自身采集的数据以L为模叠加到数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点；所述数据包携带有节点采集的数据，所述L为采用的数据进制；

汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

优选地，无线传感器网络各节点通过广播方式转发数据包。

进一步优选地，汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率生成随机休眠概率，则：未处于休眠状态的节点转发数据包。

进一步优选地，所述数据包预置同层传输次数字段，则：在数据包转发前后的节点的跳数相等时，同层传输次数字段按照预设步长递减，如果该字段递减后不为零，则执行叠加和转发步骤。

优选地，汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率设置跳距，则：符合跳距要求的节点将自身采集的数据叠加到数据包。

本申请实施例还提供了一种无线传感器网络数据收集系统。该系统包括：用于获取无线传感器网络节点跳数信息的获取单元，用于转发数据包的转发单元，用于将节点采集的数据以L为模叠加到数据包的叠加单元，所述L为采用的数据进制，用于判断节点跳数大小的第一判断单元，以及用于基于压缩感知理论解析数据包的解析单元，则：

接收到数据包的当前节点通过判断单元判断出跳数不小于前一节点后，调用叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包，并调用转发单元向下一节点转发叠加后的数据包，循环调用上述单元直至下一节点为汇聚节点；

汇聚节点通过解析单元解析接收到的数据包获得各节点采集的数据。

优选地，所述获取单元通过广播方式获取无线传感器网络节点的跳数信息。

优选地，所述转发单元通过广播方式转发数据包。

进一步优选地，所述系统还包括用于下发数据采集分辨率的下发单元和用于计算随机休眠概率的计算单元，则：

汇聚节点通过所述下发单元向无线传感器网络节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述计算单元根据数据采集分辨率计算随机休眠概率，则：未处于休眠状态的节点触发转发单元转发数据包。

进一步优选地，所述数据包预置同层传输次数字段，所述系统还包括用于递减同层传输次数字段的递减单元和用于判断同层传输次数字段是否为零的判断单元，则：

在转发数据包前后的节点的跳数相等时，节点通过所述递减单元按照预设步长递减同层传输次数字段；节点通过所述判断单元判断同层转播字段递减后是否为零，如果不为零，则触发叠加单元和转发单元。

优选地，所述系统还包括用于下发数据采集分辨率的下发单元和用于根据数据采集分辨率设置跳距的设置单元，则：

汇聚节点通过所述下发单元向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述设置单元根据数据采集分辨率设置跳距，则：符合跳距要求的节点触发叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包。

本申请实施例通过将节点的采集数据以L为模叠加在跳数大的节点转发到跳数小的节点的数据包中。与现有对节点的采集数据不作处理直接传输到汇聚节点的技术相比，本申请实施例由于采用模L加的方式叠加，使得叠加后的数据包长度不便，不增加传输量，降低了传输消耗的能量，从而整体上延长了能量资源有限的WSN网络的使用寿命。与现有对节点采集的数据进行汇聚处理后传输到汇聚节点的技术相比，本申请实施例能够保留了更多的节点采集数据，从而能够实现较为精确的监控，由此可见，本申请实施例较好地兼顾了监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。而且，本申请实施例通过设置同层传输次数，使得数据包既可在同层的多个节点间传播，又不至于过多地消耗传输能量，一方面保证了无线传感器网络数据收集系统的健壮性和可靠性，另一方面延长了无线传感器网络的使用寿命。此外，本申请实施例还采用休眠机制和分辨率机制，进一步减少了数据传输量和传输数据的能量消耗，改善了系统整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种WSN网络结构示意图；

图2为本申请实施例的一种WSN数据收集方法流程图；

图3为本申请实施例的另一种WSN数据收集方法流程图；

图4为本申请实施例的再一种WSN数据收集方法流程图；

图5为本申请实施例的一种WSN数据收集系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参见附图1，该图示出了无线传感器网络(WSN)的结构示意图。图中的小圆圈代表部署于监控区域的各个节点，处于网络中心的SINK是汇聚节点，该节点是WSN网络中的特殊节点，该节点与其他节点不同，其他节点将采集监控对象的数据后，需要将数据传输到SINK节点汇聚，由SINK节点来展现监控对象的状态。附图2示出了在上述WSN网络基础上的一种WSN数据的收集方法的流程，该流程包括：

步骤S201：获取无线传感器网络节点的跳数信息；

无线网络节点的跳数信息反映了各节点离SINK节点的距离，体现了WSN网络节点的空间分布状况。获取跳数信息的方式有多种，可以采用线性方式获得(指定的路径计算节点跳数)，也可采用广播方式获得，本申请实施例优选后者。具体过程是：SINK节点首先广播beacon信息，收到本信息的为1-hop节点(1跳节点)。由于无线网络信号的衰减特性，SINK节点的广播信息不会到达WSN网络内的所有节点，在实际应用过程中，无线网络信号通常设置为覆盖与一个节点为中心的相邻周布节点。1-hop节点继续广播beacon信息，收到信息的非1-hop的其他节点为2-hop节点，依次类推，直至WSN网络中的所有节点均获得自己距离SINK节点的跳数信息。

步骤S202：跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包，所述数据包携带有节点采集的数据；

WSN网络中的节点采集到监控对象的数据后，由于无线网络信号的衰减特性，不可能直接将对象数据发送给SINK节点，而只能通过节点间的“接力”实现信息传输。为了便于描述，这里将跳数小的节点用M表示，跳数大的节点用N表示，由此，采集数据在节点间传输有两种方式，一种是通过广播方式或线性方式一直向SINK节点传输(称为“前向式”传输)，即跳数为M的节点向跳数为N的节点转发数据包，所述M大于N的情况；一种是通过广播方式不仅向前传输，还向同等级的节点(跳数相等的节点)传输，该方式是前向式传输和横向式传输的混合传输，即跳数为M的节点向跳数为N的节点转发数据包，所述M大于等于N的情况。前一种方式能够使数据传输较快地达到SINK节点，且整个WSN传输数据消耗的传输能量总和相对较小；后一种方式虽然在横向传输过程中需要付出部分能量，但能够保证整个WSN网络的健壮性和可靠性，比如，前向传输的某个节点出现故障，通过横向传输仍然能够将节点采集的数据传输到SINK节点。自启动采集数据上传任务后，通常由跳数最大的节点按照预设格式将采集数据形成数据包，然后将该数据包向跳数小的节点转发，该数据包由此携带有所经过的各节点的采集数据，只是在最初传输时(跳数最大的节点转发数据包)直接体现为原始采集数据，而在传输过程中(跳数最大的节点与SINK节点中间的各节点转发数据包)通过叠加后的数据包间接体现。这里值得注意的是，这里的M、N主要用于反映节点之间包含跳数的关系，指一类节点，旨在表明数据包由大跳数节点向小跳数或等跳数节点的转发过程，并不特指某一个特定节点。

步骤S203：当前节点将自身采集的数据以L为模叠加到接收的数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点，所述L为采用的数据进制；

跳数小的节点接收到跳数大的节点转发来的数据包后，将自身采集的数据以L为模直接加在数据包内的数据上，由于使用模加的方式，整个数据包在叠加过程中长度保持不变，完成叠加后再按照步骤202的方式继续转发。这里的L为采用的数据进制，比如可以为2进制、八进制等，二进制则进行模2叠加，八进制时则进行模8叠加。本申请实施例采取直接模加方式，而不是将节点自身采集的数据再形成一个数据包，由节点将接收的数据包和自己生成的数据包一并发送下一个节点，由此，大大节约了通信开销，减少了节点转发数据的能量消耗。需要说明的是：上述步骤中的前一节点、下一节点并不必然与节点的实际位置相关联，“前一节点”是相对于接收数据包的节点而言已转发数据包的节点，该节点的物理位置可能处于接收数据包的节点的前后或左右，这取决于WSN网络的拓扑结构。同理，“下一节点”是相对于发送数据包的节点而言将接收数据包的节点。

步骤S204：汇聚节点接收数据包后，利用压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

在数据包传输过程中，多次执行步骤S202和S203的步骤，最后携带了经过节点的采集数据的数据包转发到SINK节点，SINK节点接收到数据包后，不再转发数据包，而是解析该数据包，从中还原出各节点的采集数据。解析数据包还原数据可以采用多种方式，本实施例优选采用压缩感知理论的方法进行叠加的采集数据还原。压缩感知理论还原叠加数据需要一定的先验知识，将信号经傅里叶、小波、离散余弦DCT变换等操作获取稀疏特性，然后利用WSN节点数据之间具有空间相关性(该相关性可用基于空间距离的联合高斯模型表示)，还原数据。具体实现时，基于压缩感知理论的数据恢复重构算法有基追踪算法(Basis Pursuit，BP)、正交匹配算法(Orthogonal Matching Pursuit，OMP)等。

本实施例通过将节点采集的数据叠加在大跳数节点转发到小跳数节点的数据包中，且叠加后的数据包保持长度不变。与现有对节点采集的数据不作处理直接传输到汇聚节点的技术相比，本申请实施例叠加后的数据包长度不便，不会增加传输量，降低了传输消耗的能量，从而整体上延长了能量资源有限的WSN网络的使用寿命。与现有对节点采集的数据进行汇聚处理后传输到汇聚节点的技术相比，本实施例能够保留了更多的节点采集数据，从而能够实现较为精确的监控，由此可见，本申请实施例较好地兼顾了监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。

上述实施例中通常情况下WSN网络中的节点均处于活跃状态，也就是说均可接收数据包和转发数据包，并把自己采集的数据叠加到数据包当中，尽管这样已经能实现本发明的发明目的。但是，在实际应用过程中，根据汇聚节点对监控对象的监控要求不同，并不需要WSN网络中的每个节点均采集数据，或者均将采集的数据叠加到数据包。比如，仅对监控对象进行整体监控，则只需要获取部分节点的采集数据即可，这种情况下并不需要全部节点均处于活跃状态，以减少数据传输对WSN网络的能量资源消耗。为此，本申请实施例引入休眠机制，通过休眠机制适应汇聚节点对采集数据分辨率的要求，这种利用休眠机制的WSN网络数据收集方法构成本发明的另一个实施例。参见附图3，该图示出了本申请实施例的另一种WSN数据收集方法流程，该方法通过广播方式转发数据包，包括如下步骤：

步骤S301：获取无线传感器网络节点的跳数信息；

步骤S302：汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率生成随机休眠概率；

SINK节点是WSN网络的核心节点，它可以根据监控要求定期或不定期地向WSN网络中的节点发送数据采集分辨率，各节点接收到该采集分辨率后生成随机休眠概率，然后各节点在整个WSN网络工作过程中随机地执行该休眠概率，也就是说，在执行监控任务的各个时刻点，并非全部的WSN网络节点均处于活跃状态，而是有一部分处于活跃、一部分休眠。某时刻处于休眠状态的节点的数量取得于采集数据的分辨率大小，通常情况下，SINK节点下发的数据采集分辨率高，则处于休眠状态的节点少、活跃状态的节点多，数据采集分辨率低，则处于休眠状态的节点多、活跃状态的节点少。值得注意的是，该步骤并不一定需要在获得网络节点跳数信息后执行，也可以处于步骤S301之前，还可以在步骤S303之后执行，只要在节点将数据包转发到下一个节点前执行均不妨碍本发明的发明目的的实现。

步骤S303：跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包所述数据包携带有节点采集的数据；

步骤S304：判断跳数为当前的节点是否处于休眠状态，如果否，则执行步骤S305；

跳数为N的节点(当前节点)接收到数据包后，需要判断是否处于休眠状态，如果该节点当前处于休眠状态，则不用执行步骤S305。由于采用广播方式转发数据包，采集数据的叠加和转发工作可改由跳数大于或等于跳数为N的其他节点执行。

步骤S305：当前节点将自身采集的数据以L为模叠加到接收的数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点，所述L为采用的数据进制；

步骤S306：汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

本实施例通过引用休眠机制，既能保证满足汇聚节点对监控对象监控精度的要求，又能从整体上适当节约WSN网络节点传输数据带来的能量消耗，从而延长了WSN网络的使用寿命。

在满足汇聚节点对监控对象的监控精度要求下，除了上述通过引入休眠机制的方式实现节约能量、延长网络寿命的目的外，通过设置跳距参数K同样能实现该目的。“跳距”表明了WSN网络中仅仅有部分节点执行采集数据向数据包上叠加的操作，在一个“跳距”内的节点仅仅进行数据包的转发工作。采用跳距机制的WSN数据收集方法包括：汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率设置跳距K，所述K等于N与M的差值，则：符合跳距K的节点将自身采集的数据叠加到数据包。比如，现在需要在节点9、8、7、6、5(该指示节点名称的数值同时表示节点包含的跳数，如节点9表示包含9跳的节点)上采集数据，假设9节点的跳距设置为2，则：9节点从10节点获得数据包后，将9节点自身采集的数据叠加到数据包，然后把自身根据分辨率设置的跳距连同数据包转发到节点8，转发一次跳距离自动递减一次，由于跳距为2，节点8查询到跳距不为零，于是仅仅进行数据包转发工作，而不将自己采集的数据叠加到数据包中。节点7接收到数据包后，查询跳距为零，说明自己可以将采集数据叠加到数据包中，于是执行叠加操作，然后把自身根据分辨率设置的跳距连同数据包转发给节点6，如果节点7的跳距也为2，节点6收到数据包后也只执行转发工作，按次循环下去。通过跳距机制使得并非所有的节点均需要传输执行数据叠加操作，减少了数据传输量和传输数据的能量消耗，从而兼顾了网络寿命和监控精确性要求。

前述的实施例在N大于等于M条件下，即数据包不仅“前向式”传输，还“横向式”传输。如前所述，“横向式”传输可以增加WSN网络的健壮性和可靠性，尤其在休眠机制下，如果前向式传输道路上的某个节点处于休眠状态，那么将可能导致数据传输过程失败，但如果数据传输横向传输特性后，数据包可以以“曲线求国”的方式绕道行径。然而，如果对数据包的曲线传输不加以限制的话，很可能数据包在同层(具有相同跳数的节点间)反复传输，不当消耗了WSN的网络节点，因此，有必要限制同层传输的次数。设置同层传输次数的方式构成本申请WSN数据收集的再一种方法。参见附图4，该方法包括：

步骤S401：获取无线传感器网络节点的跳数信息；

步骤S402：汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率生成随机休眠概率；

步骤S403：跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包，所述数据包携带有节点采集的数据，所述数据包设置有同层传输次数字段；

同层传输次数可以作为数据包帧结构的一个字段，也可以作为单独的消息进行连同数据包进行转发，本申请实施例优选前者，这样可以减小通信开销，节约传输能量。

步骤S404：判断当前节点是否处于休眠状态，如果否，则执行步骤S305；

步骤S405：判断当前节点和前一节点的跳数是否相等，如果是，则同层传输次数字段按照预设步长递减；

步骤S406：判断同层传输次数字段是否为零，如果不为零，则执行步骤S407；

步骤S407：当前节点将自身采集的数据以L为模叠加到接收的数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点，所述L为采用的数据进制；

步骤S408：汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

本实施例通过设置同层传输次数，使得数据包既可在同层的多个节点间传播，又不至于过多地消耗传输能量，一方面保证了无线传感器网络数据收集系统的健壮性和可靠性，另一方面延长了无线传感器网络的使用寿命。

值得注意的是：上述实施例在将节点采集的数据叠加到数据包过程中是将原始采集数据直接叠加，实际上，为了压缩数据量，本申请优选地采集的数据进行压缩后进行叠加操作，这样可以进一步减少数据传输量、节约数据传输的能量消耗，从而延长WSN网络的使用寿命。

以上是对本申请方法实施例的描述，相应地，本申请还提供了WSN数据收集的系统实施例，下面结合附图进行介绍。

参见图5，该图示出了本申请实施例的一种WSN数据收集系统结构框图。该系统实施例500包括：

用于获取无线传感器网络节点跳数信息的获取单元501，用于转发数据包的转发单元502，用于判断节点跳数大小的第一判断单元503，用于将节点采集的数据以L为模叠加到数据包的叠加单元504，所述L为采用的数据进制，以及用于基于压缩感知理论解析数据包的解析单元505，则：

接收到数据包的当前节点通过判断单元判断出跳数不小于前一节点后，调用叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包，并调用转发单元向下一节点转发叠加后的数据包，循环调用上述单元直至下一节点为汇聚节点；

汇聚节点通过解析单元504解析接收到的数据包获得各节点采集的数据。

本系统实施例的工作过程是：先由获取单元501获取无线传感器网络节点的跳数信息；接收到数据包的当前节点通过第一判断单元504判断出跳数不小于前一节点后，调用叠加单元503将自身采集的数据叠加到数据包，，并调用转发单元502将叠加后的数据包向下一节点继续转发出去；汇聚节点接收数据包后，通过解析单元505基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

本系统实施例通过将节点采集的数据叠加在大跳数节点转发到小跳数节点的数据包中，且叠加后的数据包保持长度不变。与现有对节点采集的数据不作处理直接传输到汇聚节点的技术相比，本系统实施例叠加后的数据包长度不便，不会增加传输量，降低了传输消耗的能量，从而整体上延长了能量资源有限的WSN网络的使用寿命。与现有对节点采集的数据进行汇聚处理后传输到汇聚节点的技术相比，本系统实施例能够保留了更多的节点采集数据，从而能够实现较为精确的监控，由此可见，本系统实施例较好地兼顾了监控的精确性和延长网络使用寿命两方面的要求。

上述系统实施例中的获取单元可以通过广播方式获取无线传感器网络的跳数信息，转发单元也可以通过广播方式转发数据包。

上述系统实施例所述的系统还可以包括用于下发数据采集分辨率的下发单元506和用于计算随机休眠概率的计算单元507，则：汇聚节点通过所述下发单元506向无线传感器网络节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述计算单元507根据数据采集分辨率计算随机休眠概率，未处于休眠状态的节点触发转发单元转发数据包。通过引入休眠机制既能保证满足汇聚节点对监控对象监控精度的要求，又能从整体上适当节约WSN网络节点传输数据带来的能量消耗，从而延长了WSN网络的使用寿命。

上述系统实施例中所述数据包还可以预置同层传输次数字段，所述系统还可以包括用于递减同层传输次数字段的递减单元和用于判断同层传输次数字段是否为零的第二判断单元，则：在转发数据包前后的节点的跳数相等时，节点通过所述递减单元按照预设步长递减同层传输次数字段；节点通过所述第二判断单元判断同层转播字段为是否为零，如果为零，则不触发转发单元在相同跳数的节点间转发数据包。通过设置同层传输次数，使得数据包既可在同层的多个节点间传播，又不至于过多地消耗传输能量，一方面保证了无线传感器网络数据收集系统的健壮性和可靠性，另一方面延长了无线传感器网络的使用寿命。

上述系统实施例中所述系统还可以包括用于下发数据采集分辨率的下发单元和用于根据数据采集分辨率设置跳距的设置单元，则：汇聚节点通过所述下发单元向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述设置单元根据数据采集分辨率设置跳距，符合跳距要求的节点触发叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包。通过跳距机制使得并非所有的节点均需要传输执行数据叠加操作，减少了数据传输量和传输数据的能量消耗，从而兼顾了网络寿命和监控精确性要求。

上述系统实施例中所述系统还可以用于压缩采集数据的压缩单元，则：节点通过所述压缩单元压缩采集数据后叠加到数据包。这样可以进一步减少数据传输量、节约数据传输的能量消耗，从而延长WSN网络的使用寿命。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，该方法包括：

获取无线传感器网络节点的跳数信息；

跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包后，将自身采集的数据以L为模叠加到数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点；所述数据包携带有节点采集的数据，所述L为采用的数据进制；

汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，无线传感器网络各节点通过广播方式转发数据包。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率生成随机休眠概率，则：未处于休眠状态的节点转发数据包。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据包预置同层传输次数字段，则：在数据包转发前后的节点的跳数相等时，同层传输次数字段按照预设步长递减，如果该字段递减后不为零，则执行叠加和转发步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，汇聚节点向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点根据数据采集分辨率设置跳距，则：符合跳距要求的节点将自身采集的数据叠加到数据包。

6.一种无线传感器网络数据收集系统，其特征在于，该系统包括：用于获取无线传感器网络节点跳数信息的获取单元，用于转发数据包的转发单元，用于将节点采集的数据以L为模叠加到数据包的叠加单元，所述L为采用的数据进制，用于判断节点跳数大小的第一判断单元，以及用于基于压缩感知理论解析数据包的解析单元，则：

接收到数据包的当前节点通过第一判断单元判断出跳数不小于前一节点后，调用叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包，并调用转发单元向下一节点转发叠加后的数据包，循环调用上述单元直至下一节点为汇聚节点；

汇聚节点通过解析单元解析接收到的数据包获得各节点采集的数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述转发单元通过广播方式转发数据包。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于下发数据采集分辨率的下发单元和用于计算随机休眠概率的计算单元，则：

汇聚节点通过所述下发单元向无线传感器网络节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述计算单元根据数据采集分辨率计算随机休眠概率，则：未处于休眠状态的节点触发转发单元转发数据包。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据包预置同层传输次数字段，所述系统还包括用于递减同层传输次数字段的递减单元和用于判断同层传输次数字段是否为零的第二判断单元，则：

在转发数据包前后的节点的跳数相等时，节点通过所述递减单元按照预设步长递减同层传输次数字段；节点通过所述第二判断单元判断同层转播字段递减后是否为零，如果不为零，则触发叠加单元和转发单元。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于下发数据采集分辨率的下发单元和用于根据数据采集分辨率设置跳距的设置单元，则：

汇聚节点通过所述下发单元向无线传感器网络各节点下发数据采集分辨率，各节点通过所述设置单元根据数据采集分辨率设置跳距，则：符合跳距要求的节点触发叠加单元将自身采集的数据叠加到数据包。

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