CN112714409A - 一种基于nb-iot物联网的老人手表及数据处理方法 - Google Patents

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CN112714409A CN202110109973.9A CN202110109973A CN112714409A CN 112714409 A CN112714409 A CN 112714409A CN 202110109973 A CN202110109973 A CN 202110109973A CN 112714409 A CN112714409 A CN 112714409A
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Abstract

本发明属于物联网技术领域,具体涉及一种基于NB‑IOT物联网的老人手表,所述手表包括:手表外罩,其中所述手表外罩封装手表的各个组件;存储器;一个或多个通信接口;处理器,所述手表还包括:传感器组和数据处理器。其通过传感器感知使用者的数据,通过感知的数据,处理器建立多种工作模式,功能多样;同时针对获取的数据,一方面进行数据封装,一方面进行数据缓存,在保证数据利用效率的同时提升了数据的安全性;在手表和远端服务器进行数据通信过程中,进行数据二次加密和数据信号放大,进一步提升了数据的安全性。

Description

一种基于NB-IOT物联网的老人手表及数据处理方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域,具体涉及一种基于NB-IOT物联网的老人手表及数据处理方法。
背景技术
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生连接,远远超过人与人之间的通信需求。
NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于NB-IOT物联网的老人手表及数据处理方法,其通过传感器感知使用者的数据,通过感知的数据,处理器建立多种工作模式,功能多样;同时针对获取的数据,一方面进行数据封装,一方面进行数据缓存,在保证数据利用效率的同时提升了数据的安全性;在手表和远端服务器进行数据通信过程中,进行数据二次加密和数据信号放大,进一步提升了数据的安全性。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种基于NB-IOT物联网的老人手表,所述手表包括:手表外罩,其中所述手表外罩封装手表的各个组件;存储器;一个或多个通信接口;处理器;,所述手表还包括:传感器组和数据处理器;所述传感器组包含一个或多个传感器,其中至少一个传感器是被配置成采集生物输入的生物传感器,并且至少一个传感器是被配置成采集关于手表的环境的输入的环境传感器;所述数据处理器包含一个数据安全处理器和一个数据有效性处理器;所述数据安全处理器,将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;所述数据有效性处理器对处理器接收到的数据进行数据有效性处理,包括:数据降噪和数据补偿;所述处理器按照设定的时间周期,发送命令至我存储器,调取存储器中的存储的数据包,通过通信接口发送至远端的服务器。
进一步的,所述处理器从所述一个或多个传感器接收输入,以便自动识别与所述输入有关的适当的手表的功能以及所述设备正在其中操作的模式;通过将传感器输入与预先定义的环境传感器数据的库进行比较,对传感器输入进行分类;基于传感器输入分类来修改手表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所述一个或多个传感器中的至少一个传感器关闭一段时间;把传感器输入的特征匹配到对于实施所述功能所相关的很容易由手表获得的任何相应的算法;响应于不存在与传感器输入的特征相匹配的与对于实施所述功能或者操作在新模式中所相关的存在于手表上的相应算法,经由所述一个或多个通信接口从一个或多个数据源自动请求新算法,其中所述新算法适用于所述适当的功能和新模式;以及把新算法自动下载到手表,以便实施所述适当的功能或者操作在新模式中。
进一步的,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
进一步的,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
基于NB-IOT物联网的老人手表的数据处理方法,所述方法执行以下步骤:
步骤1:进行手表内的数据处理,包括:数据有效性处理和数据安全性处理;所述数据有效性处理包括:数据降噪和数据补偿;所述数据安全性处理包括:将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;
步骤2:进行手表和远端服务器之间的数据处理,包括:对手表发送至远端服务器的数据包进行数据二次加密;所述数据包通过通信接口发送至远端服务器。
进一步的,所述步骤2中进行数据二次加密的方法包括:获取待发送的数据包;为所述数据包添加密码;将所述数据包编码在编码字段上而生成数据包,所述编码字段为所述数据包中通过所述密码加密的加密信道上可直接监听内容的字段;所述可直接监听内容的字段是在信号覆盖的范围内的服务器在没有获得无线通信的密码时能够获得具体内容的字段;所述编码字段为负责编码的应用程序可直接控制的字段;通过所述加密信道发送所述数据包,使得处于混杂模式并监听空间中的无线信号的服务器接收所述数据包。
进一步的,所述步骤1中的数据降噪的方法包括:将数据转换为矩阵表示;将输入 为矩阵表示的数据集转换为离散集表示;将离散集表示的数据分解成若干个不存在交集的 子集;将需要去噪的数据作为输入,代入携带有全变差范数的模型;根据预置变量分解策 略,将所述携带有全变差范数的模型进行变换;基于交替方向乘子法算法,将变换后的模型 进行重构转换;并行化迭代求解重构转换后的模型,得到去噪后的数据;其中,所述携带有 全变差范数的模型如下:
Figure 225725DEST_PATH_IMAGE001
;其中,
Figure 149818DEST_PATH_IMAGE002
表示二阶范 数求取,
Figure 767750DEST_PATH_IMAGE003
表示一阶范数求取,
Figure 68282DEST_PATH_IMAGE004
为正参数,
Figure 838792DEST_PATH_IMAGE005
为去噪后的矩阵表示的数据;
Figure 668207DEST_PATH_IMAGE006
为未进行去 噪处理的数据的矩阵表示。
进一步的,所述步骤1中的数据补偿的方法包括:对去噪后的数据用时间序列表示并进行预处理;选择与构造支持向量机的核函数;选择确定支持向量机的超参数;根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵,采用优化算法得到支持向量机最优参数值;根据最优参数建立支持向量机回归函数模型,对数据进行拟合回归分析,得到缺失数据补偿结果,实现缺失数据的缺失补偿工作。
进一步的,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
进一步的,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
本发明的一种基于NB-IOT物联网的老人手表及数据处理方法,具有如下有益效 果:其通过传感器感知使用者的数据,通过感知的数据,处理器建立多种工作模式,功能多 样;同时针对获取的数据,一方面进行数据封装,一方面进行数据缓存,在保证数据利用效 率的同时提升了数据的安全性;在手表和远端服务器进行数据通信过程中,进行数据二次 加密和数据信号放大,进一步提升了数据的安全性。主要通过以下过程实现:1.数据的封 装:本发明将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为: 对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据 包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;可以在保证数据利 用效率的同时,提升数据的安全性;2.多种工作模式:本发明基于传感器输入分类来修改手 表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所述一个或多个传感器中的至 少一个传感器关闭一段时间;为手表工作提供了多种工作模式,提升了手表的适用性;3.数 据的降噪和补偿,本发明将变换后的模型进行重构转换;并行化迭代求解重构转换后的模 型,得到去噪后的数据;其中,所述携带有全变差范数的模型如下:
Figure 789747DEST_PATH_IMAGE001
;其中,
Figure 877658DEST_PATH_IMAGE002
表示二阶范数求取,
Figure 502674DEST_PATH_IMAGE003
表示一阶范数 求取,
Figure 768570DEST_PATH_IMAGE004
为正参数,
Figure 111827DEST_PATH_IMAGE005
为去噪后的矩阵表示的数据;
Figure 754161DEST_PATH_IMAGE006
为未进行去噪处理的数据的矩阵表示; 其保证了传感器感知数据的有效性,提升了手表运行的性能。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的一种基于NB-IOT物联网的老人手表的结构示意图;
图2为本发明的实施例提供的一种基于NB-IOT物联网的老人手表的数据处理方法的方法流程示意图;
图3为本发明的实施例提供的一种基于NB-IOT物联网的老人手表的工作模式示意图;
图4为本发明的实施例提供的一种基于NB-IOT物联网的老人手表在与远端的服务器进行通信时,信号幅度和相位随着信号衰减变化的实验效果示意图与现有技术的对比实验效果示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述:
实施例1
如图1所示,一种基于NB-IOT物联网的老人手表,所述手表包括:手表外罩,其中所述手表外罩封装手表的各个组件;存储器;一个或多个通信接口;处理器;,所述手表还包括:传感器组和数据处理器;所述传感器组包含一个或多个传感器,其中至少一个传感器是被配置成采集生物输入的生物传感器,并且至少一个传感器是被配置成采集关于手表的环境的输入的环境传感器;所述数据处理器包含一个数据安全处理器和一个数据有效性处理器;所述数据安全处理器,将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;所述数据有效性处理器对处理器接收到的数据进行数据有效性处理,包括:数据降噪和数据补偿;所述处理器按照设定的时间周期,发送命令至我存储器,调取存储器中的存储的数据包,通过通信接口发送至远端的服务器。
采用上述技术方案,本发明通过传感器感知使用者的数据,通过感知的数据,处理 器建立多种工作模式,功能多样;同时针对获取的数据,一方面进行数据封装,一方面进行 数据缓存,在保证数据利用效率的同时提升了数据的安全性;在手表和远端服务器进行数 据通信过程中,进行数据二次加密和数据信号放大,进一步提升了数据的安全性。主要通过 以下过程实现:1.数据的封装:本发明将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数 据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一 份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进 行缓存;可以在保证数据利用效率的同时,提升数据的安全性;2.多种工作模式:本发明基 于传感器输入分类来修改手表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所 述一个或多个传感器中的至少一个传感器关闭一段时间;为手表工作提供了多种工作模 式,提升了手表的适用性;3.数据的降噪和补偿,本发明将变换后的模型进行重构转换;并 行化迭代求解重构转换后的模型,得到去噪后的数据;其中,所述携带有全变差范数的模型 如下:
Figure 748531DEST_PATH_IMAGE001
;其中,
Figure 185328DEST_PATH_IMAGE002
表示二阶范数求取,
Figure 15881DEST_PATH_IMAGE003
表示一 阶范数求取,
Figure 196326DEST_PATH_IMAGE004
为正参数,
Figure 530356DEST_PATH_IMAGE005
为去噪后的矩阵表示的数据;
Figure 655831DEST_PATH_IMAGE006
为未进行去噪处理的数据的矩 阵表示;其保证了传感器感知数据的有效性,提升了手表运行的性能。
实施例2
在上一实施例的基础上,所述处理器从所述一个或多个传感器接收输入,以便自动识别与所述输入有关的适当的手表的功能以及所述设备正在其中操作的模式;通过将传感器输入与预先定义的环境传感器数据的库进行比较,对传感器输入进行分类;基于传感器输入分类来修改手表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所述一个或多个传感器中的至少一个传感器关闭一段时间;把传感器输入的特征匹配到对于实施所述功能所相关的很容易由手表获得的任何相应的算法;响应于不存在与传感器输入的特征相匹配的与对于实施所述功能或者操作在新模式中所相关的存在于手表上的相应算法,经由所述一个或多个通信接口从一个或多个数据源自动请求新算法,其中所述新算法适用于所述适当的功能和新模式;以及把新算法自动下载到手表,以便实施所述适当的功能或者操作在新模式中。
具体的,传统的互联网满足了人与人之间的通信,物联网将进一步把人与物,物与物连接起来。物联网的本质是基于数据的感知、获取和传输,数据的感知和获取即可以是通过智能设备、监控设备,也可以是通过基于传感器的实物终端,如居民日常用的水表,水表被连接起来后,极大提高工作效率的同时也为居民提供了便利。可以预见,物联网将渗透到我们工作和生活的方方面面,创造出极大的社会价值。
专为物联网设计的NB-IoT(窄带物联网)技术在技术性能和业务能力上有着绝对的优势,作为NB-IoT技术的主要倡导者,华为大力推进NB-IoT技术的商用进程,通过与垂直行业的深度合作为,将物联网业务拓展到更多的行业和应用中。
如图3所示,本发明的老人手表有多重工作模式,处理器基于传感器输入分类来修改手表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所述一个或多个传感器中的至少一个传感器关闭一段时间。
实施例3
在上一实施例的基础上,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
具体的,物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
实施例4
在上一实施例的基础上,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
具体的,传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
实施例5
如图2所示,基于NB-IOT物联网的老人手表的数据处理方法,所述方法执行以下步骤:
步骤1:进行手表内的数据处理,包括:数据有效性处理和数据安全性处理;所述数据有效性处理包括:数据降噪和数据补偿;所述数据安全性处理包括:将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;
步骤2:进行手表和远端服务器之间的数据处理,包括:对手表发送至远端服务器的数据包进行数据二次加密;所述数据包通过通信接口发送至远端服务器。
实施例6
在上一实施例的基础上,所述步骤2中进行数据二次加密的方法包括:获取待发送的数据包;为所述数据包添加密码;将所述数据包编码在编码字段上而生成数据包,所述编码字段为所述数据包中通过所述密码加密的加密信道上可直接监听内容的字段;所述可直接监听内容的字段是在信号覆盖的范围内的服务器在没有获得无线通信的密码时能够获得具体内容的字段;所述编码字段为负责编码的应用程序可直接控制的字段;通过所述加密信道发送所述数据包,使得处于混杂模式并监听空间中的无线信号的服务器接收所述数据包。
具体的,和防火墙配合使用的数据加密技术,是为提高信息系统和数据的安全性和保密性,防止秘密数据被外部破译而采用的主要技术手段之一。在技术上分别从软件和硬件两方面采取措施。按照作用的不同,数据加密技术可分为数据传输加密技术、数据存储加密技术、数据完整性的鉴别技术和密钥管理技术。
数据传输加密技术的目的是对传输中的数据流加密,通常有线路加密与端—端加密两种。线路加密侧重在线路上而不考虑信源与信宿,是对保密信息通过各线路采用不同的加密密钥提供安全保护。端—端加密指信息由发送端自动加密,并且由TCP/IP进行数据包封装,然后作为不可阅读和不可识别的数据穿过互联网,当这些信息到达目的地,将被自动重组、解密,而成为可读的数据。
数据存储加密技术的目的是防止在存储环节上的数据失密,数据存储加密技术可分为密文存储和存取控制两种。前者一般是通过加密算法转换、附加密码、加密模块等方法实现;后者则是对用户资格、权限加以审查和限制,防止非法用户存取数据或合法用户越权存取数据。
数据完整性鉴别技术的目的是对介入信息传送、存取和处理的人的身份和相关数据内容进行验证,一般包括口令、密钥、身份、数据等项的鉴别。系统通过对比验证对象输入的特征值是否符合预先设定的参数,实现对数据的安全保护。
密钥管理技术包括密钥的产生、分配、保存、更换和销毁等各个环节上的保密措施。
实施例7
在上一实施例的基础上,所述步骤1中的数据降噪的方法包括:将数据转换为矩阵 表示;将输入为矩阵表示的数据集转换为离散集表示;将离散集表示的数据分解成若干个 不存在交集的子集;将需要去噪的数据作为输入,代入携带有全变差范数的模型;根据预置 变量分解策略,将所述携带有全变差范数的模型进行变换;基于交替方向乘子法算法,将变 换后的模型进行重构转换;并行化迭代求解重构转换后的模型,得到去噪后的数据;其中, 所述携带有全变差范数的模型如下:
Figure 708101DEST_PATH_IMAGE001
;其中,
Figure 426658DEST_PATH_IMAGE002
表示二阶范数求取,
Figure 146352DEST_PATH_IMAGE003
表示一阶范数求取,
Figure 924953DEST_PATH_IMAGE004
为正参数,
Figure 979365DEST_PATH_IMAGE005
为去噪后的矩阵表示的数据;
Figure 501613DEST_PATH_IMAGE006
为未进行去噪处理的数据的矩阵表示。
实施例8
在上一实施例的基础上,所述步骤1中的数据补偿的方法包括:对去噪后的数据用时间序列表示并进行预处理;选择与构造支持向量机的核函数;选择确定支持向量机的超参数;根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵,采用优化算法得到支持向量机最优参数值;根据最优参数建立支持向量机回归函数模型,对数据进行拟合回归分析,得到缺失数据补偿结果,实现缺失数据的缺失补偿工作。
实施例9
在上一实施例的基础上,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
实施例10
在上一实施例的基础上,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
如图4所示,现有技术中,本地端和服务器端进行通信,往往因为信号的衰减,导致信号到达服务器的时候,信号幅度较小。
而本发明,通过将信号进行放大后,再传输到服务器端,得到的信号的幅度更大。使得数据的准确率更高。
以上所述仅为本发明的一个实施例子,但不能以此限制本发明的范围,凡依据本发明所做的结构上的变化,只要不失本发明的要义所在,都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
需要说明的是,上述实施例提供的系统,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,在实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成,即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合,例如,上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称,仅仅是为了区分各个模块或者步骤,不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于NB-IOT物联网的老人手表,所述手表包括:手表外罩,其中所述手表外罩封装手表的各个组件;存储器;一个或多个通信接口;处理器;其特征在于,所述手表还包括:传感器组和数据处理器;所述传感器组包含一个或多个传感器,其中至少一个传感器是被配置成采集生物输入的生物传感器,并且至少一个传感器是被配置成采集关于手表的环境的输入的环境传感器;所述数据处理器包含一个数据安全处理器和一个数据有效性处理器;所述数据安全处理器,将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;所述数据有效性处理器对处理器接收到的数据进行数据有效性处理,包括:数据降噪和数据补偿;所述处理器按照设定的时间周期,发送命令至我存储器,调取存储器中的存储的数据包,通过通信接口发送至远端的服务器。
2.如权利要求1所述的老人手表,其特征在于,所述处理器从所述一个或多个传感器接收输入,以便自动识别与所述输入有关的适当的手表的功能以及所述设备正在其中操作的模式;通过将传感器输入与预先定义的环境传感器数据的库进行比较,对传感器输入进行分类;基于传感器输入分类来修改手表的功能,其中修改手表的功能包括基于传感器输入分类将所述一个或多个传感器中的至少一个传感器关闭一段时间;把传感器输入的特征匹配到对于实施所述功能所相关的很容易由手表获得的任何相应的算法;响应于不存在与传感器输入的特征相匹配的与对于实施所述功能或者操作在新模式中所相关的存在于手表上的相应算法,经由所述一个或多个通信接口从一个或多个数据源自动请求新算法,其中所述新算法适用于所述适当的功能和新模式;以及把新算法自动下载到手表,以便实施所述适当的功能或者操作在新模式中。
3.如权利要求2所述的老人手表,其特征在于,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
4.如权利要求3所述的老人手表,其特征在于,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
5.一种用于权利要求1至4之一所述的基于NB-IOT物联网的老人手表的数据处理方法,其特征在于,所述方法执行以下步骤:
步骤1:进行手表内的数据处理,包括:数据有效性处理和数据安全性处理;所述数据有效性处理包括:数据降噪和数据补偿;所述数据安全性处理包括:将传感器组感知到的数据进行数据封装处理;所述数据处理封装处理的过程为:对传感器组感知到的数据进行复制后得到两份数据,将其中一份加密后,封装成一个数据包,存储到存储器中,同时将另一份数据按照设定的时间周期进行缓存;在设定的时间周期内,若处理器需要调取该部分数据,则直接将缓存的数据发送至处理器;若超过设定的时间周期,则数据安全处理器调取存储器中封装的数据包,对数据包进行解密,然后将解密后得到的数据发送至处理器;
步骤2:进行手表和远端服务器之间的数据处理,包括:对手表发送至远端服务器的数据包进行数据二次加密;所述数据包通过通信接口发送至远端服务器。
6.如权利要求5所述的数据处理方法,其特征在于,所述步骤2中进行数据二次加密的方法包括:获取待发送的数据包;为所述数据包添加密码;将所述数据包编码在编码字段上而生成数据包,所述编码字段为所述数据包中通过所述密码加密的加密信道上可直接监听内容的字段;所述可直接监听内容的字段是在信号覆盖的范围内的服务器在没有获得无线通信的密码时能够获得具体内容的字段;所述编码字段为负责编码的应用程序可直接控制的字段;通过所述加密信道发送所述数据包,使得处于混杂模式并监听空间中的无线信号的服务器接收所述数据包。
7.如权利要求6所述的数据处理方法,其特征在于,所述步骤1中的数据降噪的方法包 括:将数据转换为矩阵表示;将输入为矩阵表示的数据集转换为离散集表示;将离散集表示 的数据分解成若干个不存在交集的子集;将需要去噪的数据作为输入,代入携带有全变差 范数的模型;根据预置变量分解策略,将所述携带有全变差范数的模型进行变换;基于交替 方向乘子法算法,将变换后的模型进行重构转换;并行化迭代求解重构转换后的模型,得到 去噪后的数据;其中,所述携带有全变差范数的模型如下:
Figure 302763DEST_PATH_IMAGE001
;其中,
Figure 995913DEST_PATH_IMAGE002
表示二阶范数求取,
Figure 791830DEST_PATH_IMAGE003
表示一阶范数求取,
Figure 545023DEST_PATH_IMAGE004
为正参数,
Figure 691970DEST_PATH_IMAGE005
为去噪后的矩阵表示的数据;
Figure 438078DEST_PATH_IMAGE006
为未进行去噪处理的数据的矩阵表示。
8.如权利要求7所述的数据处理方法,其特征在于,所述步骤1中的数据补偿的方法包括:对去噪后的数据用时间序列表示并进行预处理;选择与构造支持向量机的核函数;选择确定支持向量机的超参数;根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵,采用优化算法得到支持向量机最优参数值;根据最优参数建立支持向量机回归函数模型,对数据进行拟合回归分析,得到缺失数据补偿结果,实现缺失数据的缺失补偿工作。
9.如权利要求8所述的数据处理方法,其特征在于,所述数据包在通过通信接口发送至远端的服务器的时,通信接口将对数据包进行信号放大;所述信号放大的方法包括:将信号分解成多个近常数包络信号;产生多个控制信号,每一控制信号对应于相应近常数包络信号的大小;与对应的控制信号成反比地放大每一近常数包络信号;组合该多个反比放大的常数包括信号,以产生放大的输出信号。
10.如权利要求9所述的数据处理方法,其特征在于,所述通过LINC信号分解来完成信号的分解。
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