面向森林监测的多传感器数据融合技术研究与应用

《面向森林监测的多传感器数据融合技术研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：004学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：面向森林监测的多传感器数据融合技术研究与应用论文作者：暴婷专业类别/领域：软件工程指导教师：黄樟钦教授论文提交日期：2017年5月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201425063密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：面向森林监测的多传感器数据融合技术研究与应用英文题目：RESEARCHANDAPPLICATIONOFMULTI-SENSORDATAFUSIO

2、NTECHNOLOGYFORFORESTMONITORING论文作者：暴婷专业类别/领域：软件工程研究方向：嵌入式软件与系统申请学位：工程硕士专业学位指导教师：黄樟钦教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：暴婷

3、日期：2017年5月18日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：暴婷日期：2017年5月18日导师签名：黄樟钦日期：2017年5月18日摘要摘要随着我国林业面积逐年持续增加、林业质量稳步提升，林业经营困难的问题日益明显。为了保护已有森林环境和已成林的人工林区，森林环境监测工作对于制定合理的森林保护措施十分重要。无线传感器网络（WirelessSensorNe

4、tworks,WSNs）是一种实时性高、易于快捷部署、成本较低且对森林干扰较小的森林监测手段。然而，由于森林环境的复杂多变性以及对野外无线传感器网络维护的困难，无线传感器网络运行过程总会发生各种各样的问题，如何保证无线传感器网络在真实森林环境下正常、准确以及高效工作，如何对传感器原始数据进行及时有效的分析和利用是森林监测系统研究的关键问题。针对上述问题，本文提出一种面向森林监测的多传感器数据融合算法，并且创新性地提出三级数据融合方法。该算法构建三层融合模型：局部数据融合、全局数据融合以及决策级数据融合，局部数据融合完成初期传感器错误数据处理；全局数据融合结合无线传

5、感器网络特有的低秩性的特点，利用压缩感知理论研究无线传感器网络中普遍存在的数据丢失问题，并提出数据恢复算法；决策级融合用于分析和判断整个森林环境的三种环境状态（森林健康状况、空气清洁度以及净化状况）。为了实现上述功能，及时准确判断森林环境健康状态，以及满足对森林实时监测的需求，本文设计并实现了森林环境无线传感器网络系统（WirelessEnvironmentSensorNetworks,WESNs）。系统实现了对传感器节点的故障检测，森林环境数据实时监控，森林环境健康状态实时判断等功能。在上述研究的基础上，进行大量的模拟森林环境实验。实验结果表明：与传统的环境传感

6、器网络相比，WESNs系统具有网络通信灵活，覆盖面积较大，资源消耗低，数据处理及时与准确等优点，并且支持无线传感器网络的故障检测。关键词：森林监测；森林环境传感器网络；传感器节点；数据融合；数据丢失-I-摘要AbstractWiththeincreasingareaandimprovingqualityoftheforestinournation,thedifficultyinthemanagementoftheforestbecomesincreasinglyapparent.Inordertoprotecttheforestenvironmentandthea

7、rtificialforestarea,forestenvironmentalmonitoringworkisvitalforformulatingreasonableprotectionmeasures.WirelessSensorNetworksisawayofmonitoring,whichishighreal-timecapability,rapiddeployment,low-costandlow-interference.However,duetothecomplexityofforestandthedifficultiesinthemaintenan

8、ceofW