CN112566210B - 数据传输方法和装置、存储介质及电子装置 - Google Patents

数据传输方法和装置、存储介质及电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种数据传输方法和装置、存储介质及电子装置，上述方法包括：确定目标传感器网络中的最大独立集；确定目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，第一节点集合是由目标传感器网络中不属于最大独立集的节点组成的集合；将最大独立集以及目标节点集合中的每个节点确定为目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到连通支配集；根据连通支配集，对目标传感器网络中的节点进行分簇，得到目标传感器网络中的多个簇；通过连通支配集中的节点，将多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。通过本发明，解决了相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题。

Description

数据传输方法和装置、存储介质及电子装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种数据传输方法和装置、存储介质及电子装置。
背景技术
相关技术中，对无线传感器网络进行分簇，簇成员节点将需要传输的数据发送给所属的簇头节点，并由簇头节点将该数据发送至与该无线传感器网络通信的基站。然而由于无线传感器网络划分的簇是固定的，并且簇头节点也是固定不变的，从而在由簇头节点直接将数据发送至基站时，簇头节点消耗的能量较多，从而缩短了簇头节点的传输寿命(又称为使用时间)。
针对相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题，尚未提出有效的技术方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种数据传输方法和装置、存储介质及电子装置，以至少解决相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种数据传输方法，包括：确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种数据传输装置，包括：处理模块，用于确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；所述处理模块，还用于确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；所述处理模块，还用于将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；所述处理模块，还用于根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；传输模块，用于通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
通过本发明，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。因此，可以解决相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题，减小了传感器网络中的节点的能量消耗，延长了节点的寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明实施例的数据传输方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的节点属性的示意图；
图3为根据本发明实施例的目标传感器网络的初始状态的示意图；
图4为根据本发明实施例的目标传感器网络中的最大独立集的示意图；
图5为根据本发明实施例的目标传感器网络中的连通支配集的示意图；
图6为根据本发明实施例的目标传感器网络分簇的示意图；
图7是根据本发明一实施例的数据传输装置的结构框图；
图8是根据本发明实施例的一种可选的电子装置的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
首先，对本发明实施例中涉及到的技术术语的含义作如下解释：
压缩感知技术(Compressive Sensing，简称为CS)：是对稀疏或可压缩信号可通过远低于香农-奈奎斯特(Shannon-Nyquist)采样定理标准的方式进行采样数据，其仍能够实现稀疏或可压缩信号的精确重构。涉及以下线性公式模型：
y＝Ax，
其中y∈Rm是测量向量，x∈Rn是原始数据向量，A∈Rm×n为感知矩阵，m、n为整数。称向量x在基ψ(满足x＝ψc)下是k-稀疏的，其中矩阵c中非零项的个数c’不超过k，k为整数，ψ表示一个矩阵，又称为基矩阵。
在CS中，感知矩阵A通常是高斯随机矩阵，即A中的每一项都是从高斯分布N(0,1/m)中独立抽样而来，其中，N为整数。当m＝O(klog(n))且k＜＜n时，k-稀疏向量x可以从
Figure BDA0002823856100000041
中计算得到，其中aji是A中的第(j,i)个元素(即第j行第i列的元素)，i、j为整数。在本发明实施例中，可以实现从传感器节点中有效地收集给定数量的测量值，并且在汇集点(包括但不限于基站)采集到足够数量的测量数据，就可以可靠地恢复出原始数据向量。
对于一个有n个传感器(又称为发射器)v1,v2,…,vn的传感器网络，这些传感器部署在以v1为汇聚节点的区域内，传感器v1可以获得一个用x1表示的参数，则传感器参数的集合也即数据向量为x＝[x1,...，xn]。在传感器网络中的所有节点共享一个公共的无线信道的情况下，将节点vi和vj之间的距离表示为|vi-vj|。在一个时隙系统中，其中时隙具有相等的持续时间，并且一个节点可以在每个时隙内发送一个单位大小的数据包。对于协议干扰模型(PrIM)：若节点的通信半径为r(r为自然数)，如果|vi-vj|≤r且对于并发发射器vt来说|vt-vj|≥(1+δ)r(δ＞0是常数)，则节点vi可以成功地向vj传输数据。在PrIM中，若任意两个发射器之间的距离是ρr时(ρ＝2+δ)，这两个发射器可以同时传输数据，并且这两个发射器均称为并发发射器。构造由PrIM得到的通信图G＝(V,E)，其中V＝{v1,v2,...,vn}是节点集合，当|vi-vj|≤r时，存在边(vi,vj)∈E。
支配集的定义如下：对于给定无向图G＝(V,E),其中V是点集，E是边集，称V的一个子集S为支配集，当且仅当对于V-S中任何一个点v,都有子集S中的某个点u,使得(u,v)∈E时，支配集成立。
连通支配集：即支配集内主干上的所有节点都是互相连通的，任意两个节点之间都能相互通信。在本发明实施例中，采用分层扩散式的选择办法来选择支配节点，以及具体是从汇聚节点开始，逐层向下进行筛选得到支配节点，直到遍历整个无线传感网络为止，从而得到由支配节点组成的集合即连通支配集。
本发明实施例提供了一种数据传输方法，图1为根据本发明实施例的数据传输方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S102，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
步骤S104，确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
步骤S106，将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
步骤S108，根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
步骤S110，通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
通过本发明，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。因此，可以解决相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题，减小了传感器网络中的节点的能量消耗，延长了节点的寿命。
可选地，在所述确定目标传感器网络中的最大独立集之前，所述方法包括：将所述目标传感器网络中的所有节点的节点属性设置为空；其中，所述确定目标传感器网络中的最大独立集，包括：将所述目标传感器网络中的汇聚节点的节点属性更新为第一属性，以及根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性和所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的通知报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性，其中，h∈[1，n′]，n′为所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的节点的数量，所述通知报文中携带有发送所述通知报文的节点的节点属性，所述目标属性包括所述第一属性和第二属性，每个具有所述第一属性的节点被确定为所述最大独立集中的一个节点，每个具有所述第二属性的节点被确定为所述第一节点集合中的一个节点。
需要说明的是，在上述实施例中，邻居节点均为一跳节点，即某一节点的邻居节点，是与该某一节点直接连接的节点。
可选地，所述根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性，以及所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性中的一个属性，包括：在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第一属性的报文情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为第三属性，其中，每个具有所述第三属性的节点被确定为所述最大独立集中节点的一个候选节点；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文中包括携带有所述第一属性的报文以及携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性。
可选地，在将所述节点sh的节点属性更新为所述第三属性之后，所述方法还包括：在具有所述第三属性的所有候选节点中确定第二节点集合，其中，所述第二节点集合包括所述节点sh，并且所述第二节点集合中的所有节点具有相同的层级标识，以及所述第二节点集合中的所有节点组成一条连通路径，所述层级标识用于指示具有所述层级标识的节点在所述目标传感器网络中所处的节点层级，所述第二节点集合中的节点数量大于1；将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性。
其中，第二节点集合中所有的所有节点组成一条连通路径，即第二节点集合中不存在孤立节点，其中，孤立节点为与第二节点集合中的任何一个节点均不存在直接连接关系的节点。
需要说明的是，在上述实施例中，节点的层级标识用于表示节点在所述目标传感器网络中所在的层级，并且不同的层级标识用于表示不同的层，即通过层级标识将目标传感器网络中的所有节点进行了分层。例如，层级标识为1，表示节点处于目标传感器网络中的第1层，并且具有层级标识1的节点位于具有层级标识2的节点的上一层。
可选地，在将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性之后，所述方法还包括：通过所述第一节点向所述第二节点集合中的第二节点发送通知报文，其中，所述第二节点为所述第一节点的邻居节点，所述第一节点发送的所述通知报文中携带有所述第一节点的层级标识以及所述第一节点的节点属性；对于所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点执行以下操作，以将所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点的节点属性更新至所述第一属性或所述第二属性，其中，当前节点被初始化为所述第二节点：在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第一属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第二属性；在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第二属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第一属性，其中，所述当前节点接收到的所述通知报文是由所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送给所述当前节点的；在完成对所述当前节点的节点属性更新之后，通过所述当前节点向所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送通知报文，其中，所述当前节点发送的所述通知报文中携带有所述当前节点的层级标识以及所述当前节点的节点属性；将所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点确定为所述当前节点。
可选地，在具有所述第三属性的所有候选节点中不存在所述节点sh的邻居节点的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第一属性，并通过所述节点sh向所述节点sh的邻居节点发送通知报文，其中，所述节点sh发送的所述通知报文中携带有所述节点sh的层级标识以及所述节点sh的节点属性。
其中，在所有候选节点中不存在节点sh的邻居节点的情况下，节点s与候选节点中的任何一个节点均不直接连接，即节点sh是节点属性为第三属性的一个孤立节点，因此直接将节点sh的节点属性更新为第一属性，从而使节点sh成为最大独立集中的一个节点。
可选地，所述确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，包括：在将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性之后，将具有所述第二属性的所有节点组成的集合确定为所述第一节点集合；确定所述第一节点集合中符合所述预设条件的目标节点组成的第三节点集合，其中，所述预设条件包括以下之一：所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识；所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合。
可选地，所述从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合，包括：在所述第三节点集合中存在多个具有相同层级标识的节点的情况下，确定所述多个具有相同层级标识的节点中的每个节点在所述最大独立集中的邻居节点数量；将邻居节点数量最大的节点确定为所述目标节点集合中的一个节点；在所述第三节点集合中的每个节点的层级标识均不相同的情况下，将所述第三节点集合中的每个节点均确定为所述目标节点集合中的一个节点；其中，在所述从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合之后，所述方法还包括：从所述目标节点集合中剔除冗余节点，其中，所述冗余节点与所述最大独立集中的一个节点存在相同的邻居节点，并且所述相同的邻居节点是所述最大独立集中的一个节点；在所述从所述目标节点集合中剔除冗余节点之后，将所述目标节点集合中的每个节点的节点属性更新为所述第一属性。
可选地，所述根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，包括：通过每个所述簇头节点向每个所述簇头节点的邻居节点广播目标报文，其中，所述目标报文中携带有发送所述目标报文的簇头节点的节点标识以及发送所述目标报文的簇头节点的剩余能量信息；对于第四节点集合中的每个节点Cq，根据所述节点Cq接收到的所有目标报文，确定出所述节点Cq所属的簇头节点，其中，所述节点Cq所属的簇头节点为所述节点Cq的邻居节点中具有最大剩余能量的簇头节点，所述q∈[1，m’]，所述m’为所述第四节点集合中的节点的数量，所述第四节点集合为所述目标传感器网络中除簇头节点之外的所有节点组成的集合；通过所述节点Cq向所述节点Cq所属的簇头节点发送请求报文，其中，所述请求报文用于请求所述节点Cq所属的簇头节点将所述节点Cq添加为自身的簇成员节点。
通过上述实施例，在确定出第四集合中的每个节点所属的簇头节点后，实现了将目标传感器网络划分了多个簇。
可选地，所述通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站，包括：对所述至少一个簇中的至少一个簇成员节点发送的数据执行以下操作，直至当前簇头节点的邻居节点为所述基站，其中，当前簇头节点被初始化为所述至少一个簇成员节点所属的簇头节点：通过所述当前簇头节点接收所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点发送的数据；通过所述当前簇头节点对从所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点接收到的数据以及所述当前簇头节点从所述当前簇头节点的子节点接收到的数据进行线性组合，得到第一数据，并将所述第一数据发送给所述当前簇头节点的父节点，其中，所述子节点的层级标识小于所述当前簇头节点的层级标识、且所述子节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点，所述父节点的层级标识大于所述当前簇头节点的层级标识、且所述父节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点；将所述当前簇头节点的所述父节点确定为所述当前簇头节点。
以下结合一示例对上述实施例中的数据传输方法进行解释说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案。
相关技术中，存在以下几个方面的问题：第一，相关技术中的方案基本都是假设感知矩阵为稠密矩阵(矩阵中每个元素都是非零元素)的情况下执行的，而实际上感知矩阵也可以为稀疏矩阵(矩阵中大部分元素为零元素)，基于稀疏矩阵的压缩感知数据收集方法可以进一步提高数据的收集效率；第二，相关技术中的方案都是构建一棵把基站作为根的完全生成树，然后依据生成树收集每个节点的数据，在测量值的收集过程中，网络内的每个节点都需要发送数据；第三，处于传输主干中的各簇头节点将融合的数据直接发送给基站，从而导致距离基站较远的支配节点将数据直接传输给基站时所产生的能量的大量而又不必要的消耗。
而在本发明实施例中，提供的是一种将连通支配集和压缩数据收集相结合的压缩数据收集方法。通过本发明实施例，实现了节省数据收集时节点的能量消耗同时，也做到了利用稀疏随机矩阵的压缩感知来提高无线传感器网络的数据收集效率，同时实现了在无线传感器网络中基于流水线技术进行数据收集。
在本发明实施例中，建立合理的连通支配集构成数据传输的传输主干，并由此通过合理的分簇算法形成各个分布合理均匀的簇。其中，采用分层扩散式的方式来选择支配节点，具体是从汇聚节点开始，逐层向下进行筛选，直到遍历整个无线传感网络为止；以及在基于稀疏矩阵的压缩感知数据收集方法中，只有需要发送数据的节点参与测量值的收集，因此可以节省能量和缩短数据收集延迟；此外，处于传输主干中的各簇头节点不再将融合的数据直接发送给基站，而是采用分层传输的方式进行，这样就能避免距离基站较远的支配节点将数据直接传输给基站时所产生的能量的大量而又不必要的消耗。
本发明的一个可选实施例中，提供了一种基于分层扩散连通支配集的数据收集方法(即数据传输方法)，包括以下步骤：
步骤1，分簇算法初始化阶段：预先将n′+1个传感器节点(以目标传感器网络中的汇聚节点的数量为1，目标传感器网络中除汇聚节点之外的节点的数量为n′为例，可选地，n′+1＝n)随机地部署在目标传感器网络的预设区域内(包括但不限于一个正方形监测区域)；
其中，在通过本发明实施例中的方法对目标传感器网络进行簇的划分后，以及簇头节点和簇成员节点构成的网络模型来进行数据的传输。
步骤2，最大独立集构造过程：在本发明实施例中，先构造分层扩散式的最大独立集，再基于该最大独立集确定连通支配集。
其中，汇聚节点发送通知报文开启最大独立集的构造过程，其它节点通过接收到的通知报文中携带的内容确定自己的节点属性，并继续向各自的邻居节点发送通知报文以确定下一层节点的节点属性，直到所有节点筛选完毕则完成最大独立集的构造过程；
需要说明的是，在上述实施例中，在对所有节点完成筛选后(即对所有节点的节点属性完成更新后)所有节点的节点属性均为目标属性，即完成筛选后，所有节点的节点属性均为以下属性之一：第一属性，第二属性。可选地，如图2所示，通过不同的图标表示具有不同节点属性的节点，其中，节点属性为空的节点又称为白色节点，具有第一属性的节点又称为黑色节点，具有第二属性的节点又称为灰色节点，具有第三属性的节点又称为绿色节点；在节点属性为第二属性的节点符合预设条件时，该节点的节点属性更新为第四属性，该节点成为目标节点，并且目标节点的节点属性最终更新为第一属性，具有第四属性的节点又称为蓝色节点。
步骤3，连通支配集构造过程：每个灰色节点查找自己的邻居节点中是否有两个以上的黑色节点，并通过条件筛选部分灰色节点成为连接节点与原有的黑色节点共同构成最终的连通支配集。
步骤4，根据连通支配集构成簇的过程：所有的灰色节点通过寻找各自的邻居节点中剩余能量最高的黑色节点，并成为以给黑色节点为簇头节点的簇中的簇成员节点；
其中，当所有灰色节点都确定自己所归属的簇之后，则完成了分簇过程。
步骤5，数据传输初始化阶段：目标传感器网络中的所有位于连通支配集内的传感器节点生成一个统一的稀疏随机矩阵(即感知矩阵A∈Rm×n)，其中，传感器节点可以在测量值收集过程(即数据传输过程)依据该随机矩阵计算所需要传输的数据。
步骤6，数据传输过程：簇成员节点将自己所要传输的数据首先传输给各自的簇头节点，各个簇头节点再将数据转换成多个数据样本点通过压缩数据收集方法逐层向上一层级传输，最终传输给基站。同时在簇头节点间的数据样本点传输过程中还采用了流水线技术，在上一轮数据样本点传输还没结束时下一轮的传输已经开始。
步骤7，网络中原始数据的提取：基站在收集到足够多的测量值之后，根据数据恢复算法恢复出每个传感器的原始数据。
可选地，上述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：所有节点初始颜色均为白色(其中，节点的颜色即节点的节点属性，即所有节点的节点属性设置为空)，在执行完本实施例中的方法后，所有节点最终转化为黑色节点或灰色节点。黑色表示节点被选择加入最大独立集成为簇头节点；绿色表示节点处于活动状态；灰色表示未加入最大独立集的簇成员节点；蓝色表示灰色节点被选择为连接节点(即上述实施例中的目标节点)。
步骤1.2：各节点广播第一报文(例如，Msg_Build报文)，其中携带节点各自的节点标识(包括但不限于节点标识(例如，节点ID))和编号(即上述实施例中的层级标识)；通过接收其他节点发送的Msg_Build报文，各节点可以构造各自的邻居节点信息表。
其中，邻居节点信息表为一个z×4的二维数组，其中z为各自周围的邻居节点数量，第1列为邻居节点的编号，第2列为邻居节点的颜色(每个节点的初始颜色均为白色)，第3列为邻居节点周围的黑色节点的数量(该列的初值为零)，第4列为各个邻居节点的剩余能量。
可选地，上述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：将汇聚节点的节点属性更新为第一属性，即汇聚节点先将自己标为黑色，并发送第二报文(例如Msg_Deliver报文)，Msg_Deliver报文中包含自己的编号f(即层级标识：f)，其中汇聚节点的f＝1。然后，汇聚节点同时发送第三报文(例如Msg_Dominator报文，或称为sink报文)，并启动最大独立集(Maximum Independent Set，简称为MIS)的构造过程。
步骤2.2：汇聚节点的邻居节点，即一跳节点收到报文后将自己的编号设置为f＝f+1，并继续发送第四报文(例如Msg_Deliver报文)给下一跳节点。以此类推，最终各个节点根据自己距离汇聚节点的跳数设置完成自己的编号。
步骤2.3：收到汇聚节点发送的Msg_Dominator报文的白色节点将汇聚节点设为父亲节点，并在自己的邻居节点信息表中将该节点颜色标记为黑色，同时将自己标记为灰色节点，发送第五报文(例如Msg_Dominatee报文)。
步骤2.4：若其他白色节点收到邻居节点发送的Msg_Dominatee报文，则将自己标为绿色(绿色对应于上述实施例中的第三属性)，同时进入活动状态，发送第六报文(例如Msg_Active报文)。该报文中携带了其周围的白色邻居节点的数量以及自己剩余能量的信息；若白色节点既收到了Msg_Dominator报文，又收到了Msg_Dominatee报文，那么Msg_Dominator报文的优先级更高，白色节点将自己标为灰色，并发送Msg_Dominatee报文；若绿色节点从邻居节点处收到Msg_Dominatee报文，则将邻居节点表中该节点对应的第2列标为灰色；若绿色节点从邻居节点处收到Msg_Active报文，则将邻居节点表中对应的第2列标为绿色；此时相邻的绿色节点参与竞选，若某绿色节点在其绿色邻居节点中拥有最大剩余能量，则将自己标为黑色，并发送Msg_Dominator报文；若绿节点收到邻居节点发送的Msg_Dominator报文，则将其设为父亲节点，然后更新邻居节点表中该节点的颜色为黑色，并将自己标为灰色，发送Msg_Dominatee报文，至此该节点此轮参与的竞选结束。
步骤2.5：若灰节点收到邻居节点发送的Msg_Dominator报文，则将邻居节点表中节点的颜色标为黑色；若灰节点收到邻居节点发送的Msg_Dominatee报文，则将邻居节点表中节点的颜色标为灰色，直至网络内没有白色节点为止则一轮确定最大独立集的过程结束。
需要说明的是，上述实施例中的通知报文包括上述第三报文和第五报文，其中第三报文中携带了发送该第三报文的节点的节点标识、节点属性，还可以包括发送该第三报文的节点的层级标识；第五报文中携带了发送该第五报文的节点的节点标识、节点属性，还可以包括发送该第五报文的节点的层级标识。
图3为目标传感器网络的初始状态的示意图，其中，节点A为汇聚节点，并由节点A发起最大独立集构造过程，以图3为例，最大独立集的构造构成如下：
节点A发送Msg_Dominator报文后，节点{B,C,D,E}标记自身为灰色且设置自己的编号为2同时向各自的邻居节点发送Msg_Dominatee报文，并且确定节点{B,C,D,E}的父亲节点为A节点。
节点{F,G,H}接收到Msg_Dominatee报文后标记自身为绿色，并且设置自己的编号为3，同时发送Msg_Active报文参与竞争，其中，竞争过程如下：
首先比较节点{F,G,H}的剩余能量，最终剩余能量更高的F节点成为黑色簇头并发送Msg_Dominator报文。由于节点{F,G,H}串联(即三个节点组成一条连通路径)且同时参与竞争，节点G收到F发出的Msg_Dominator报文后变为灰色并发送Msg_Dominatee报文，接下来节点H接收到Msg_Dominatee报文后成为黑色簇头节点并发送Msg_Dominator报文，最终形成同一层中多个串联的绿色节点最终形成每个黑色节点中串联一个灰色节点的情况。
节点I接收到节点G发送的Msg_Dominatee报文，同时接收到节点F发送的Msg_Dominator报文后成为新的灰色节点，并且设置自己的编号为4，并发送Msg_Dominatee报文，这时节点I的父亲节点为G节点或者是F节点；节点J接收到节点G发送的Msg_Dominatee报文后成为黑色节点且设置自己的编号为4，并发送Msg_Dominator报文，这时节点J的父亲节点为G节点。同时节点K接收到节点H发送的Msg_Dominator报文，同时接收到节点G发送的Msg_Dominatee报文后成为新的灰色节点,且设置自己的编号为4，并发送Msg_Dominatee报文，这时节点K的父亲节点为G节点或者是H节点。而节点L接收到节点H发送的Msg_Dominator报文后成为新的灰色节点且设置自己的编号为4，并发送Msg_Dominatee报文，这时节点L的父亲节点为H节点。
图4中示出了按上述步骤形成的一个目标传感器网络中的最大独立集，其中最大独立集是由节点A、节点F、节点H以及节点J组成的集合，最大独立集中的所有节点的节点属性均为第一属性。
可选地，上述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：汇聚节点向邻居节点发送Msg_Deliver报文，报文中包含自己的编号f(汇聚节点的f＝1)。
步骤3.2：汇聚节点的邻居节点，即一跳节点收到报文后将自己的编号设置为f,其中f＝f+1并继续发送Msg_Deliver报文给下一跳节点。
步骤3.3：以此类推，各个节点根据自己距离汇聚节点的跳数设置完成自己的编号。
步骤3.4：每个灰色节点查找自己的邻居节点中是否有两个以上的黑色节点且满足以下情况中的一种：黑色节点分别是自己的上一跳节点和与自己同一跳即编号相同的节点；黑色节点分别是自己的下一跳节点和与自己同一跳即编号相同的节点；黑色节点分别是自己的上一跳节点和下一跳节点。
步骤3.5：若满足以上情况则将该节点标为蓝色，并由该节点发送第七报文(例如Msg_Border报文)，当邻居节点中的黑色节点收到Msg_Border报文后则建立与该蓝色节点的连接。
需要说明的是，蓝色节点即上述实施例中的第三节点集合中的一个目标节点；
其中，当一个蓝色节点与最大独立集中的一个节点存在相同的邻居节点，并且所述相同的邻居节点是所述最大独立集中的一个节点时，取消将该蓝色节点标为蓝色，即将该蓝色节点恢复为灰色节点(对应于将该节点的节点属性恢复为第二属性)。
步骤3.6：当所有的灰色节点都经历了上述的筛选步骤之后，将所有的蓝色节点标记为黑色节点，这样所有的黑色节点则构成了一个连通支配集。
在基于最大独立集确定连通支配集的过程中，主要涉及到了连通支配集中的连接节点的选择，具体步骤如下：
首先从汇聚节点A开始往下一跳开始筛选，处于第二跳的节点{B,C,D,E}都为灰色节点，则继续进入下一跳(即进入下一层节点的筛选)。
此时编号为3的黑色节点{F,H}处于这一跳，并且邻居节点中有处于上一跳编号为2的灰色节点D可同时将两个节点与编号为1的黑色节点A连接，因此节点D被选为连接节点，之后再进入下一跳。
继续检查处于编号为4中的节点中有黑色节点J，它的邻居节点中有处于上一跳编号为3的灰色节点G与编号为3的黑色节点{F,H}连接，因此节点G被选为连接节点。
当所有灰色节点筛选完毕后将所有的蓝色节点标为黑色节点。
图5为根据本发明实施例的目标传感器网络中的连通支配集的示意图，其中，连通支配集为由节点A、节点D、节点F、节点G、节点H、节点J组成的集合，并且连通支配集中的主干节点即节点A、节点D、节点G、节点J组成一条连通路径。
可选地，上述步骤4包括如下步骤：
步骤4.1：处在连通支配集中的节点向周围的邻居节点发送自己成为簇头节点的报文Msg_Head(即上述实施例中的目标报文)，且在该报文中添加了自己的剩余能量信息。
步骤4.2：簇成员节点则根据收到的一个或几个来自不同簇头节点的Msg_Head报文，确定出剩余能量最多的簇头节点，并向剩余能量最多的簇头节点发送Msg_Join报文以申请加入该剩余能量最多的簇头节点对应的簇。
步骤4.3：簇头节点接收来自其簇内成员节点发送的Msg_Join报文，并且将不属于本簇的节点在自己的邻居节点信息汇总表中删除。
图6为根据本发明实施例的目标传感器网络分簇的示意图，其中，节点B、节点E、节点C加入到了簇头节点A所在的簇，节点I加入到了簇头节点F所在的簇，节点K、节点L加入到了簇头节点H所在的簇。
可选地，上述步骤6包括如下步骤：
步骤6.1：首先簇头节点根据向基站传输数据所要经过的节点跳数来确定自己所属的层级。经过一跳直接向基站传输数据的簇头节点被选为一级簇头节点(即层级标识为1)，而通过父亲节点向基站传输数据的簇头节点则成为二级簇头节点。以此类推，每多一跳层级就加一。
步骤6.2：簇头节点之间的能量传输则运用了压缩数据收集方法，每个节点发送的是原始数据的线性组合而非原始数据本身；
其中，各个簇成员节点向自己所归属的簇头节点发送原始数据，每个簇头节点接收到数据后将这些数据与前一跳节点接收到的数据进行线性组合得到m个数据样本点并进行传输，从而使任何链路上的传输数量均为m。
其中，每个簇头节点接收到数据后将这些数据与前一跳节点接收到的数据进行线性组合从而使任何链路上的传输数量均为m，包括：
根据公式
Figure BDA0002823856100000191
计算得到各个yj，并在每次传输中传输其中的一个y，即通过m次传输完成对y1直至yj的传输，从而实现在链路上的数据传输量为m。
步骤6.3：在不影响前一轮传输的情况下，处于上一层级的簇头节点一轮传输结束后，经过受干扰半径条件影响的传输条件判定，在一段短暂的待机时间之后，处于下一层级的簇头节点就开始进行下一轮的数据样本点传输，而不是在整个无线网络进行完一轮数据传输之后才开始进行下一轮传输，其中，待机时间是根据受干扰半径条件影响的传输条件确定出的。
在上述实施例中，在无线网络的数据收集过程中应用了压缩感知理论，因此能从较少量的原始信号的线性组合中提取出原始信号。而相关技术中应用稠密的感知矩阵的方案中，感知矩阵中的每个元素都是非零的，因此在应用压缩感知技术收集测量值的过程中往往需要构造一棵完全生成树，一棵以基站为根，并且覆盖每个节点的生成树，生成树上的每个节点都需将自己的数据发送给基站。然而，在上述实施例中，所采用的稀疏的感知矩阵在恢复原始信号方面的性能可以达到和稠密的感知矩阵同等程度，通过上述实施例可以构造出应用在压缩感知技术中的稀疏随机矩阵。并且，在基于稀疏随机矩阵的压缩感知数据收集过程中，每一轮都值需要那些加权系数不为零的节点将收集的测量值数据发送给基站。除此之外，因为要保证网络的连通性，还有一些节点虽然加权系数为零，但是它们要负责转发数据，以此就可以保证基站能收到所有需要的数据。在上述实施例中，将目标传感器网络分解为一个个不同的蜂窝(簇)，蜂窝之间像链条一样相互连接，因此只需让每个蜂窝内至少有一个节点(簇头节点)保持活跃，整个网络的连通性就能得到保证。上述实施例还采用了流水线技术，即在前一轮测量值收集还没结束的时候就开始下一轮的测量值收集，每个蜂窝发送数据的时间都做到不影响其他数据传输的情况下尽可能的早，以此来降低数据收集的延迟，实现了在降低整个网络的能耗的同时，也能降低数据收集的延迟。此外，因为每个节点在每一轮测量值收集过程中保持活跃的概率相同，所以上述实施例中的数据收集方法同时能保证整个网络的负载也是均衡的。
通过上述实施例，可以达到以下技术效果：
(1)能耗低：在上述实施例中，并不是每一个传感器都在收集测量值的全程参加到数据接收和发送的过程中，而是只有其中对正在进行的测量有贡献的传感器和中继传感器参与到数据的接收和发送中。而且，当传感器不发送、不接收数据时该传感器就会进入休眠状态来节省能耗。
(2)延迟低：在收集每个测量值时，只有其中与该测量值相关的部分节点参与数据的接收和发送，因此通过这种方式收集每个测量值所消耗的时间就会减少。而且，上述实施例中，采用了在前一轮测量值收集还没有完成时，下一轮测量值的收集过程就已经开始的流水线技术，进一步降低了整个数据收集所需的延迟。
(3)负载均衡：每个节点收集每轮测量值所需要发送数据的概率都相同。根据概率相关理论，在整个数据收集结束后，每个节点消耗的能量也大致相同，所存在的差异也较小，因此每个传感器的负载较均衡。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明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，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种数据传输装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图7是根据本发明一实施例的数据传输装置的结构框图，该装置包括：
处理模块72，用于确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
所述处理模块72，还用于确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
所述处理模块72，还用于将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
所述处理模块72，还用于根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
传输模块74，用于通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
通过本发明，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。因此，可以解决相关技术中，在传感器网络中进行数据传输时，节点消耗能量较多的技术问题，减小了传感器网络中的节点的能量消耗，延长了节点的寿命。
可选地，所述处理模块，还用于在所述确定目标传感器网络中的最大独立集之前，将所述目标传感器网络中的所有节点的节点属性设置为空；其中，所述处理模块，还用于：将所述目标传感器网络中的汇聚节点的节点属性更新为第一属性，以及根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性和所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的通知报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性，其中，所述h∈[1，n′]，所述n′为所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的节点的数量，所述通知报文中携带有发送所述通知报文的节点的节点属性，所述目标属性包括所述第一属性和第二属性，每个具有所述第一属性的节点被确定为所述最大独立集中的一个节点，每个具有所述第二属性的节点被确定为所述第一节点集合中的一个节点。
可选地，所述处理模块，还用于：在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第一属性的报文情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为第三属性，其中，每个具有所述第三属性的节点被确定为所述最大独立集中节点的一个候选节点；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文中包括携带有所述第一属性的报文以及携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性。
可选地，所述处理模块，还用于：在将所述节点sh的节点属性更新为所述第三属性之后，在具有所述第三属性的所有候选节点中确定第二节点集合，其中，所述第二节点集合包括所述节点sh，并且所述第二节点集合中的所有节点具有相同的层级标识，以及所述第二节点集合中的所有节点组成一条连通路径，所述层级标识用于指示具有所述层级标识的节点在所述目标传感器网络中所处的节点层级，所述第二节点集合中的节点数量大于1；将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性。
可选地，所述处理模块，还用于：在将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性之后，通过所述第一节点向所述第二节点集合中的第二节点发送通知报文，其中，所述第二节点为所述第一节点的邻居节点，所述第一节点发送的所述通知报文中携带有所述第一节点的层级标识以及所述第一节点的节点属性；对于所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点执行以下操作，以将所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点的节点属性更新至所述第一属性或所述第二属性，其中，当前节点被初始化为所述第二节点：在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第一属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第二属性；在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第二属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第一属性，其中，所述当前节点接收到的所述通知报文是由所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送给所述当前节点的；在完成对所述当前节点的节点属性更新之后，通过所述当前节点向所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送通知报文，其中，所述当前节点发送的所述通知报文中携带有所述当前节点的层级标识以及所述当前节点的节点属性；将所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点确定为所述当前节点。
其中，所述处理模块，还用于：在具有所述第三属性的所有候选节点中不存在所述节点sh的邻居节点的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第一属性，并通过所述节点sh向所述节点sh的邻居节点发送通知报文，其中，所述节点sh发送的所述通知报文中携带有所述节点sh的层级标识以及所述节点sh的节点属性。
可选地，所述处理模块，还用于：在将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性之后，将具有所述第二属性的所有节点组成的集合确定为所述第一节点集合；确定所述第一节点集合中符合所述预设条件的目标节点组成的第三节点集合，其中，所述预设条件包括以下之一：所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识；所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合。
可选地，所述处理模块，还用于：在所述第三节点集合中存在多个具有相同层级标识的节点的情况下，确定所述多个具有相同层级标识的节点中的每个节点在所述最大独立集中的邻居节点数量；将邻居节点数量最大的节点确定为所述目标节点集合中的一个节点；在所述第三节点集合中的每个节点的层级标识均不相同的情况下，将所述第三节点集合中的每个节点均确定为所述目标节点集合中的一个节点；其中，在所述从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合之后，所述方法还包括：从所述目标节点集合中剔除冗余节点，其中，所述冗余节点与所述最大独立集中的一个节点存在相同的邻居节点，并且所述相同的邻居节点是所述最大独立集中的一个节点；在所述从所述目标节点集合中剔除冗余节点之后，将所述目标节点集合中的每个节点的节点属性更新为所述第一属性。
可选地，所述处理模块，还用于：通过每个所述簇头节点向每个所述簇头节点的邻居节点广播目标报文，其中，所述目标报文中携带有发送所述目标报文的簇头节点的节点标识以及发送所述目标报文的簇头节点的剩余能量信息；对于第四节点集合中的每个节点Cq，根据所述节点Cq接收到的所有目标报文，确定出所述节点Cq所属的簇头节点，其中，所述节点Cq所属的簇头节点为所述节点Cq的邻居节点中具有最大剩余能量的簇头节点，所述q∈[1，m’]，所述m’为所述第四节点集合中的节点的数量，所述第四节点集合为所述目标传感器网络中除所述所有簇头节点之外的所有节点组成的集合；通过所述节点Cq向所述节点Cq所属的簇头节点发送请求报文，其中，所述请求报文用于请求所述节点Cq所属的簇头节点将所述节点Cq添加为自身的簇成员节点。
可选地，所述传输模块，还用于：对所述至少一个簇中的至少一个簇成员节点发送的数据执行以下操作，直至当前簇头节点的邻居节点为所述基站，其中，当前簇头节点被初始化为所述至少一个簇成员节点所属的簇头节点：通过所述当前簇头节点接收所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点发送的数据；通过所述当前簇头节点对从所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点接收到的数据以及所述当前簇头节点从所述当前簇头节点的子节点接收到的数据进行线性组合，得到第一数据，并将所述第一数据发送给所述当前簇头节点的父节点，其中，所述子节点的层级标识小于所述当前簇头节点的层级标识、且所述子节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点，所述父节点的层级标识大于所述当前簇头节点的层级标识、且所述父节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点；将所述当前簇头节点的所述父节点确定为所述当前簇头节点。
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，上述程序运行时执行上述任一项的方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S1，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
S2，确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
S3，将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
S4，根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
S5，通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
S2，确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
S3，将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
S4，根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
S5，通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站。
图8是根据本发明实施例的一种可选的电子装置的结构示意图。可选地，本领域普通技术人员可以理解，图8所示的结构仅为示意，电子装置也可以是智能手机(如Android手机、iOS手机等)、平板电脑、掌上电脑以及移动互联网设备(Mobile Internet Devices，MID)、PAD等终端设备。图8其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比图8中所示更多或者更少的组件(如网络接口等)，或者具有与图8所示不同的配置。
其中，存储器1002可用于存储软件程序以及模块，如本发明实施例中的数据传输方法和数据传输装置对应的程序指令/模块，处理器1004通过运行存储在存储器1002内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的数据传输方法。存储器1002可包括高速随机存储器，还可以包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器1002可进一步包括相对于处理器1004远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。作为一种示例，上述存储器1002中可以但不限于包括上述数据传输装置的处理模块72、传输模块74。此外，还可以包括但不限于上述数据传输装置中的其他模块单元，本示例中不再赘述。
可选地，上述的传输设备1006用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括有线网络及无线网络。在一个实例中，传输设备1006包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过网线与其他网络设备与路由器相连从而可与互联网或局域网进行通讯。在一个实例中，传输设备1006为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
此外，上述电子设备还包括：显示器1008，用于显示画面；和连接总线1010，用于连接上述电子装置中的各个模块部件。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：
确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站；
在所述确定目标传感器网络中的最大独立集之前，所述方法包括：
将所述目标传感器网络中的所有节点的节点属性设置为空；
其中，所述确定目标传感器网络中的最大独立集，包括：
将所述目标传感器网络中的汇聚节点的节点属性更新为第一属性，以及根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性和所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的通知报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性，其中，h∈[1，n′]，n′为所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的节点的数量，所述通知报文中携带有发送所述通知报文的节点的节点属性，所述目标属性包括所述第一属性和第二属性，每个具有所述第一属性的节点被确定为所述最大独立集中的一个节点，每个具有所述第二属性的节点被确定为所述第一节点集合中的一个节点；
所述根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性，以及所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性中的一个属性，包括：
在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第一属性的报文情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为第三属性，其中，每个具有所述第三属性的节点被确定为所述最大独立集中节点的一个候选节点；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文中包括携带有所述第一属性的报文以及携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；
在将所述节点sh的节点属性更新为所述第三属性之后，所述方法还包括：
在具有所述第三属性的所有候选节点中确定第二节点集合，其中，所述第二节点集合包括所述节点sh，并且所述第二节点集合中的所有节点具有相同的层级标识，以及所述第二节点集合中的所有节点组成一条连通路径，所述层级标识用于指示具有所述层级标识的节点在所述目标传感器网络中所处的节点层级，所述第二节点集合中的节点数量大于1；将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性之后，所述方法还包括：
通过所述第一节点向所述第二节点集合中的第二节点发送通知报文，其中，所述第二节点为所述第一节点的邻居节点，所述第一节点发送的所述通知报文中携带有所述第一节点的层级标识以及所述第一节点的节点属性；
对于所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点执行以下操作，以将所述第二节点集合中除所述第一节点之外的每个节点的节点属性更新至所述第一属性或所述第二属性，其中，当前节点被初始化为所述第二节点：
在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第一属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第二属性；
在所述当前节点的节点属性为所述第三属性、且所述当前节点接收到的通知报文中携带的节点属性为所述第二属性的情况下，将所述当前节点的节点属性更新为所述第一属性，其中，所述当前节点接收到的所述通知报文是由所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送给所述当前节点的；
在完成对所述当前节点的节点属性更新之后，通过所述当前节点向所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点发送通知报文，其中，所述当前节点发送的所述通知报文中携带有所述当前节点的层级标识以及所述当前节点的节点属性；
将所述第二节点集合中的所述当前节点的邻居节点确定为所述当前节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在具有所述第三属性的所有候选节点中不存在所述节点sh的邻居节点的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第一属性，并通过所述节点sh向所述节点sh的邻居节点发送通知报文，其中，所述节点sh发送的所述通知报文中携带有所述节点sh的层级标识以及所述节点sh的节点属性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，包括：
在将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性之后，将具有所述第二属性的所有节点组成的集合确定为所述第一节点集合；
确定所述第一节点集合中符合所述预设条件的目标节点组成的第三节点集合，其中，所述预设条件包括以下之一：
所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；
所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识大于所述一个目标节点的层级标识；
所述一个目标节点的所述两个邻居节点中的一个节点的层级标识等于所述一个目标节点的层级标识，并且所述两个邻居节点中的另一个节点的层级标识小于所述一个目标节点的层级标识；
从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合，包括：
在所述第三节点集合中存在多个具有相同层级标识的节点的情况下，确定所述多个具有相同层级标识的节点中的每个节点在所述最大独立集中的邻居节点数量；
将邻居节点数量最大的节点确定为所述目标节点集合中的一个节点；
在所述第三节点集合中的每个节点的层级标识均不相同的情况下，将所述第三节点集合中的每个节点均确定为所述目标节点集合中的一个节点；
其中，在所述从所述第三节点集合中确定所述目标节点集合之后，所述方法还包括：从所述目标节点集合中剔除冗余节点，其中，所述冗余节点与所述最大独立集中的一个节点存在相同的邻居节点，并且所述相同的邻居节点是所述最大独立集中的一个节点；
在所述从所述目标节点集合中剔除冗余节点之后，将所述目标节点集合中的每个节点的节点属性更新为所述第一属性。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，包括：
通过每个所述簇头节点向每个所述簇头节点的邻居节点广播目标报文，其中，所述目标报文中携带有发送所述目标报文的簇头节点的节点标识以及发送所述目标报文的簇头节点的剩余能量信息；
对于第四节点集合中的每个节点Cq，根据所述节点Cq接收到的所有目标报文，确定出所述节点Cq所属的簇头节点，其中，所述节点Cq所属的簇头节点为所述节点Cq的邻居节点中具有最大剩余能量的簇头节点，q∈[1，m’]，m’为所述第四节点集合中的节点的数量，所述第四节点集合为所述目标传感器网络中除簇头节点之外的所有节点组成的集合；
通过所述节点Cq向所述节点Cq所属的簇头节点发送请求报文，其中，所述请求报文用于请求所述节点Cq所属的簇头节点将所述节点Cq添加为自身的簇成员节点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站，包括：
对所述至少一个簇中的至少一个簇成员节点发送的数据执行以下操作，直至当前簇头节点的邻居节点为所述基站，其中，当前簇头节点被初始化为所述至少一个簇成员节点所属的簇头节点：
通过所述当前簇头节点接收所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点发送的数据；
通过所述当前簇头节点对从所述当前簇头节点所在簇的簇成员节点接收到的数据，以及所述当前簇头节点从所述当前簇头节点的子节点接收到的数据进行线性组合，得到第一数据，并将所述第一数据发送给所述当前簇头节点的父节点，其中，所述子节点的层级标识小于所述当前簇头节点的层级标识、且所述子节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点，所述父节点的层级标识大于所述当前簇头节点的层级标识、且所述父节点为所述当前簇头节点的邻居节点中的一个簇头节点；
将所述当前簇头节点的所述父节点确定为所述当前簇头节点。
8.一种数据传输装置，其特征在于，包括：
处理模块，用于确定目标传感器网络中的最大独立集，其中，所述最大独立集是由所述目标传感器网络中的两两互不邻接的节点组成的集合，所述目标传感器网络中的每个节点与传感器一一对应；
所述处理模块，还用于确定所述目标传感器网络中的第一节点集合中的目标节点集合，其中，所述第一节点集合是由所述目标传感器网络中不属于所述最大独立集的节点组成的集合，所述目标节点集合中的每个目标节点均符合预设条件，所述预设条件用于指示一个目标节点在所述最大独立集中存在两个邻居节点；
所述处理模块，还用于将所述最大独立集以及所述目标节点集合中的每个节点确定为所述目标传感器网络对应的连通支配集中的一个节点，得到所述连通支配集，其中，所述连通支配集中的任意两个节点之间能够互相通信；
所述处理模块，还用于根据所述连通支配集，对所述目标传感器网络中的节点进行分簇，得到所述目标传感器网络中的多个簇，其中，所述连通支配集中的每个节点为所述多个簇中的一个簇的簇头节点；
传输模块，用于通过所述连通支配集中的节点，将所述多个簇中至少一个簇中的簇成员节点发送的数据中转至基站；
其中，所述处理模块，还用于在所述确定目标传感器网络中的最大独立集之前，将所述目标传感器网络中的所有节点的节点属性设置为空；其中，所述处理模块，还用于：将所述目标传感器网络中的汇聚节点的节点属性更新为第一属性，以及根据所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的每个节点sh的节点属性和所述节点sh从所述节点sh的邻居节点接收到的通知报文，对所述节点sh的节点属性进行更新，以将所述目标传感器网络中所有节点的节点属性更新至目标属性，其中，所述h∈[1，n′]，所述n′为所述目标传感器网络中除所述汇聚节点之外的节点的数量，所述通知报文中携带有发送所述通知报文的节点的节点属性，所述目标属性包括所述第一属性和第二属性，每个具有所述第一属性的节点被确定为所述最大独立集中的一个节点，每个具有所述第二属性的节点被确定为所述第一节点集合中的一个节点；
所述处理模块，还用于：在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第一属性的报文情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文均为携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为第三属性，其中，每个具有所述第三属性的节点被确定为所述最大独立集中节点的一个候选节点；在所述节点sh的节点属性为空、且所述通知报文中包括携带有所述第一属性的报文以及携带有所述第二属性的报文的情况下，将所述节点sh的节点属性更新为所述第二属性；
所述处理模块，还用于：在将所述节点sh的节点属性更新为所述第三属性之后，在具有所述第三属性的所有候选节点中确定第二节点集合，其中，所述第二节点集合包括所述节点sh，并且所述第二节点集合中的所有节点具有相同的层级标识，以及所述第二节点集合中的所有节点组成一条连通路径，所述层级标识用于指示具有所述层级标识的节点在所述目标传感器网络中所处的节点层级，所述第二节点集合中的节点数量大于1；将所述第二节点集合中的剩余能量最大的第一节点的节点属性更新为所述第一属性。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行所述权利要求1至7任一项中所述的方法。
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