基于数据价值的无人机数据收集方法

来源：软件学报杂志2017年第12期北京时间：

作者：徐丹,李伟,王安文,范浩楠,龚晓庆,陈晓江,房鼎益

单位：徐丹，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010011,李伟，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010002,王安文，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010003,范浩楠，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010004,龚晓庆，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010005,陈晓江，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010006,房鼎益，西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 71010007

摘要：数据收集是无线监测网络的关键环节.利用无人机进行数据收集的本质是通过无人机的移动代替网络中的转发节点，减少数据从源节点到基站的转发次数，有效节约监测网络能量，从而成为未来发展的趋势.现有的研究关注如何利用无人机有限的能量获得更多的数据，缺乏对获取数据的价值评估，从而导致无人机数据收集能效比不高.如何利用无人机最少的能量付出在监测区域获取最大的数据价值，其难点在于数据价值是针对不同应用的主观评价，而不同节点获取的数据价值如何比较，目前还缺乏统一的标准.可以发现，数据相似节点的数据价值存在相似性.在此基础上，提出了一种数据收集方法OnValueGet，利用关键性代表节点的数据，最大程度地近似代表整个监测区域的数据，从而在能量约束下获得最大数据价值.核心思想在于：从分析感知数据的时空相似性入手，确定数据价值较高的感知节点，即数据关键节点.在应用的误差范围内，它们采集的数据可以近似表示全部网络感知节点采集的数据.无人机以数据关键节点为数据采集的核心目标，在能量有限的情况下，根据遇到的障碍物和节点感知到数据的异常与否，动态地规划数据收集路线，从而使收集到的数据具有最大价值，显著提升数据收集的能效比.

关键词：无人机;数据收集;数据相似;数据价值;数据关键节点

基金资助：国家自然科学基金（61272461，61672428，61572402，61170218，61672427）；国家科技支撑计划（2013BAK01B02）；西北大学科学研究基金（15NW32）