傳感器網絡中時空關聯的臟數據過濾技術

在無線傳感器網絡中，用戶可以通過數據查詢獲得感興趣的數據信息。然而，由于傳感器節點本身具有一些缺陷，如感知準確性低、存儲能力有限、抵制干擾性能差等，節點會因為自己本身的缺陷以及外部因素的影響，如環境噪聲、環境溫度等干擾，產生錯誤數據（又稱臟數據），按照錯誤數據的特點和性質的不同，將臟數據分為兩種：暫時性錯誤數據和永久性錯誤數據。臟數據會嚴重地浪費資源和影響查詢結果的準確性，甚至會造成非常嚴重的后果，如森林火災監控。

式方法，利用凸邊形規則有效地判斷錯誤節點等信息。提出了基于概率模型的方法，該方法比較浪費節點能量，且不適用于網絡節點密度大，感知屬性多的情況。

針對上述問題，利用感知數據的時空關聯性，本文提出了基于時空關聯的臟數據過濾技術。該技術通過時空關聯兩次過濾臟數據：本地節點通過時間關聯進行一次過濾，過濾掉暫時性錯誤數據；在一個簇中采用空間關聯進行二次過濾，過濾掉永久性錯誤數據。簇的劃分采用全聯通簇的劃分技術，并且簇中采用每個節點輪回的方式動態選擇簇首，使得傳感器節點能量消耗均衡，從而降低節點死亡速度，延長整個網絡的生命周期。

1網絡模型本文研究的無線傳感器網絡滿足以下幾點假設：①傳感器節點的分布密度足夠大，以保證網絡的連通性。②地理位置信息已知，即傳感器節點不僅知道自己的位置，還知道鄰居節點的位置。③在沒有發生異常的情況下，采樣間隔足夠小時，同一傳感器節點的采樣數據滿足線性相關或近似相等。④同一簇內的節點在同一時間間隔內感知的數據滿足線性相關或近似相等。

2基于時空關聯的臟數據過濾技術2.1相關概念（臟數據）在無線傳感器網絡中產生的錯誤數據。包括：暫時性錯誤數據和永久性錯誤數據。

（時間關聯）若節點感知的數據在時間上滿足一定的函數關系，則稱它們之間存在時間關聯性。

（空間關聯）若節點感知的數據在空間上滿足一定的函數關系，則稱它們之間存在空間關聯性。

（時空關聯）若節點感知的數據在時間上和空間上都存在著定量的函數關系，則稱它們之間存在時空關聯性。

（簇）設0為個簇，則C中任兩個傳感器節點八、B滿足：①屬性值尤、￡4滿足尤一￡4（誤差范圍）；②八、B―跳可達。

4分別為節點八、B的感知屬性值。

22臟數據過濾流程基于時空關聯的臟數據過濾技術主要采用二次過濾技術，一次過濾通過時間關聯判斷過濾掉暫時性錯誤數據，二次過濾通過空間關聯判斷過濾掉永久性錯誤數據。過濾流程如下：步驟1節點以某一規定的采樣頻率進行采集數據。

步驟2對采樣數據進行時間關聯判斷，找出正常數據和異常數據。對于正常數據，直接進行數據傳輸；對于異常數據，又分為暫時性錯誤數據和永久性錯誤數據，如果是暫時性錯誤數據，直接把數據過濾，否則進行步驟3.步驟3對步驟2中的數據進行二次過濾，通過產生異常數據的節點個數在簇內所占比例進行判斷，過濾掉永久性錯誤數據。