專利名稱：一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)擬合及壓縮技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法。
背景技術(shù)：
時(shí)間、空間、屬性是地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)數(shù)據(jù)庫的三種基本數(shù)據(jù)組成。“空間”指空間位置數(shù)據(jù)及其派生數(shù)據(jù)?！皩傩浴敝概c空間位置無派生關(guān)系的專題屬性數(shù)據(jù)?！皶r(shí)間”則指時(shí)間、空間和屬性狀態(tài)的時(shí)變信息。隨著近年來以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的GIS研究和應(yīng)用的不斷深入，隨時(shí)間而變化的信息越來越受到人們的關(guān)注，因而提出了時(shí)態(tài) GIS (Temporal Geographic Information System, TGIS)的概念。時(shí)態(tài)GIS的組織核心是時(shí)空數(shù)據(jù)庫，而時(shí)空數(shù)據(jù)模型是時(shí)空數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。時(shí)空數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)一般是多維數(shù)據(jù)，來自于按照時(shí)間周期返回位置及屬性等數(shù)據(jù)的傳感器。這類傳感器通常會(huì)被安裝在一些移動(dòng)的個(gè)體上，比如車輛或者個(gè)人。通過傳感器周期傳回的位置及屬性數(shù)據(jù)，接收端系統(tǒng)可以完整的記錄下個(gè)體的移動(dòng)軌跡以及對(duì)應(yīng)時(shí)間該個(gè)體的屬性值(如速 度、溫度等)。當(dāng)前的應(yīng)用發(fā)展趨勢表明，被監(jiān)測個(gè)體的數(shù)目正在呈爆炸性的增長，同時(shí)隨著技術(shù)的進(jìn)步以及應(yīng)用的需求，傳感器數(shù)據(jù)回傳的周期也越來越短。這樣接收端系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行將占用非常龐大的磁盤空間，因而針對(duì)這些采集的多維數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮，能夠節(jié)約大量的磁盤空間，也能極大的降低系統(tǒng)的建設(shè)成本。另外，從工業(yè)現(xiàn)場采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也是一種時(shí)間序列數(shù)據(jù)，這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)往往具有總量巨大、數(shù)據(jù)流量突發(fā)性高等特點(diǎn)。如果簡單地將所有的數(shù)據(jù)都保存下來，將占用大量的物理存儲(chǔ)空間。在實(shí)際應(yīng)用中，采集的數(shù)據(jù)往往允許有一定的誤差。比如在時(shí)空數(shù)據(jù)庫中記錄移動(dòng)個(gè)體坐標(biāo)位置的數(shù)據(jù)。另外，工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)在較小范圍內(nèi)變化的數(shù)據(jù)往往也不是用戶關(guān)心的，用戶可能僅僅需要關(guān)注某些變化劇烈的拐點(diǎn)數(shù)據(jù)。上述這兩個(gè)方面確定了時(shí)空數(shù)據(jù)壓縮完全可以在損失一定的數(shù)據(jù)精度的情況下來減少對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源的需求，這就是有損數(shù)據(jù)壓縮方法的范疇。目前此類有損數(shù)據(jù)壓縮方法包括旋轉(zhuǎn)門壓縮法、穩(wěn)態(tài)閾值法、線性外插法等?，F(xiàn)有的有損數(shù)據(jù)壓縮方法大多采用直線進(jìn)行擬合，并且大多數(shù)是一維數(shù)據(jù)的有損壓縮方法，不能直接對(duì)二維、三維或者更多維數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并且壓縮實(shí)行性能比較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)大多采用直線進(jìn)行擬合，并且大多數(shù)是一維數(shù)據(jù)的有損壓縮方法，不能直接對(duì)二維、三維或者更多維數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以及壓縮實(shí)時(shí)性能差的問題。—方面，提供一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法，所述方法包括將t時(shí)刻D維時(shí)序數(shù)據(jù)的每一個(gè)分量用M個(gè)時(shí)間基函數(shù)的線性組合與該分量的擬合誤差的和
權(quán)利要求
1.一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法，其特征在于，所述方法包括 將t時(shí)刻D維時(shí)序數(shù)據(jù)的每一個(gè)分量用M個(gè)時(shí)間基函數(shù)的線性組合與該分量的擬合誤 差的和
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述使得所述平均擬合誤差平方和eN(W)最小，得到最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣Wtjpt具體包括 當(dāng)N≤M時(shí)，使所述平均擬合誤差平方和e N(W)=O,通過解線性方程組
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述使得所述平均擬合誤差平方和eN(W)最小，得到最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣Wtjpt具體包括 當(dāng)N > M時(shí)，使所述平均擬合誤差平方和e N(W)最小，根據(jù)最小二乘法，得到最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣Wtjpt，所述最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣為。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述當(dāng)N> M時(shí)，使所述平均擬合誤差平方和eN(W)最小，根據(jù)最小二乘法，得到最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣Wtjpt之后，所述方法還包括 根據(jù)預(yù)設(shè)的Pk和Qk矩陣以及所述最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣 ,得到權(quán)系數(shù)矩陣Wk為
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)的Pk和Qk矩陣、上述步驟得到的
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述在所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)的Pk和Qk矩陣、上述步驟得到的％ = ft.^ 1以及Sherman-Morrison公式，得到權(quán)系數(shù)矩陣Wk之后，所述方法還包括 如果當(dāng)前分段中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)小于M，則暫存所述當(dāng)前分段中的時(shí)序數(shù)據(jù)xt，同時(shí)，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)是最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，則直接輸出當(dāng)前分段中所有暫存的時(shí)序數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述在所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)的Pk和Qk矩陣、上述步驟得到的Ffr =^iT1以及Sherman-Morrison公式，得到權(quán)系數(shù)矩陣Wk之后之后，所述方法還包括 如果當(dāng)前分段中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)等于M，則初始化矩陣P和W，使得
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，如果當(dāng)前分段的擬合不滿足預(yù)設(shè)的開辟新分段的條件，同時(shí)當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)是最后一個(gè)需要處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)，則輸出pointS_num以及所述當(dāng)前分段的最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣W，然后退出； 如果當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)不是最后一個(gè)需要處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)，則使P=P-P a g。
全文摘要
本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)擬合及壓縮技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種時(shí)序數(shù)據(jù)擬合及壓縮方法，所述方法包括將t時(shí)刻D維時(shí)序數(shù)據(jù)的每一個(gè)分量用M個(gè)時(shí)間基函數(shù)的線性組合與該分量的擬合誤差的和來表示；定義t時(shí)刻D維時(shí)序數(shù)據(jù)的擬合誤差以及定義N個(gè)D維時(shí)序數(shù)據(jù)的平均擬合誤差平方和εN；根據(jù)D維輸入數(shù)據(jù)組成的向量xt、M個(gè)基函數(shù)組成的向量αt以及權(quán)系數(shù)矩陣W得到以所述權(quán)系數(shù)矩陣W為函數(shù)的平均擬合誤差平方和εN(W)；使所述平均擬合誤差平方和εN(W)最小，得到最優(yōu)權(quán)系數(shù)矩陣Wopt。本發(fā)明，將t時(shí)刻D維時(shí)序數(shù)據(jù)的每一個(gè)分量用M個(gè)時(shí)間基函數(shù)的線性組合與該分量的擬合誤差的和來表示，使得對(duì)壓縮的數(shù)據(jù)的維數(shù)沒有限制，可以任意擴(kuò)充。
文檔編號(hào)H03M7/30GK102801426SQ20121018769
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者劉志軍 申請(qǐng)人:深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院