傳感數據

傳感設備是穿戴於用户身上的裝置和設置於現實環境中的傳感裝置。傳感數據是指由傳感設備收集和測量的數據，儘管傳感設備的類型各有不同，但其獲取的數據可以分為2類：實時狀態數據。表示某個時刻運行狀態，例如速度、功率等；累加數據。表示一定範圍內的數據累加量，例如里程、熱消耗等。通常情況下，傳感器以一定的頻率採集數據，並將數據發送至相應的數據接收端。數據接收端將收到一組或多組在時間上存在嚴格先後順序的一組或多組觀測值序列，即“時間序列數據”。這些時序數據精準地記錄着某個具體參數的實時變化情況，並在一定的時間範圍內反映該參數的發展趨勢和變化規律。因此基於傳感設備所採集的時間序列數據不僅為後續的數據趨勢展現等數據可視化工作提供了重要的數據來源，同時也是後續數據挖掘工作（分類、聚類、關聯、預測）的基礎與前提 ^[1]  。

由於無線傳感器節點受成本限制、自身資源受限和周圍環境的不良影響，使得獲得的傳感數據出現缺失、丟失現象，甚至這種情況十分嚴重。這種現象從部署在英特爾-伯克利聯合實驗室的無線傳感器網絡採集的數據集和加州大學伯克利分校在紅杉樹上的無線傳感器網絡採集的數據集中也可以看出數據丟失或者缺失是不可避免的，這給無線傳感器網絡後期數據處理方法應用帶來了巨大的挑戰。在進行後期數據處理之前，都需要對數據缺失現象進行數據預處理，一般採用缺失值的估計或者直接刪除。直接刪除勢必會影響數據的原始特性。而傳感數據估計則是解決數據丟失的最好方法。除了解決數據缺失問題外，傳感數據的估計還能解決數據查詢、節省能量、預警等作用。在無線傳感器網絡中，傳感數據估計起着關鍵性的作用：

節省能量消耗，延長網絡壽命。在WSN中，傳感器節點往往是電池供電的，因此整個網絡的能量十分有限。而無線射頻通信消耗着無線傳感器節點的絕大部分能量。為了降低整個網絡的能耗，可以輪流地讓網絡內一部分節點進入休眠，利用 WSN 中傳感數據的空間相關性，用相關的活動節點的傳感數據來估計休眠節點的傳感數據。從而降低整個網絡的能耗。同時還可以在每一個活動節點上估計下一個傳感數據值，如果估計值和真實傳感值相差小於一定的閾值，則不發送數據，這也在一定程度上降低網絡能耗。

有效解決監測數據的缺失、丟失和傳輸錯誤問題。在 WSN 中，人們通過各種傳感器進行傳感、各種傳輸技術，從而得到監測數據序列，實現對被監測對象的感知，目的就是為了分析處理這些傳感數據序列，以發現有價值的信息和知識，為決策行為提供必要的支持。然而，在實際 WSN 系統中的傳感器節點的能量、通信距離、存儲容量和計算能力等資源都非常有限，以及周圍環境的不良干擾或影響，使得在傳輸過程中出現傳輸錯誤、丟失或者缺失。這給後期在這些數據上進行的深層次處理方法提出了嚴峻的挑戰，而數據估計是解決這些問題的有效方法。及時預警，達到減險減災的目的。在 WSN 中，被傳感參數往往是緩慢變化的，具有很強的時間相關性。同時傳感器節點間也具有很強的空間相關性。因此可以在數據中心的應用層，通過傳感數據的估計方法對未來的傳感參數進行估計。能夠實現對將要出現的災情和危險情況起到及時預警的目的，從而達到減、險減災的目的 ^[2]  。

傳感器（：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。

傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是：“Internet of things（IoT）”。顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思：其一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用户端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用於網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之後世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其説物聯網是網絡，不如説物聯網是業務和應用。因此，應用創新是物聯網發展的核心，以用户體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。