无线传感器网络覆盖与数据融合算法的研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：垄幽日期：兰!竺：!生：!翌关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交

2、换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：盔幽日期：!丝堑华翩繇三缅垄嗍1∞I妒、易．¨万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文无线传感器网络覆盖与数据融合算法的研究摘要无线传感器网络是近年来兴起的物联网的重要组成部分，作为一种全新的信息获取和处理技术，已被广泛应用于电子医疗、智能电网、智能家居等多个领域，并深刻地改变着人们的生活方式。目前，无线传感器网络的研究逐渐从软硬件设计、通信协议设计和开发分层架构的初级阶段，进入到面向应用研发的全局解决方案。无线传感器网络部署与覆盖、信息处理与信息融合正在成为研究的重点和热点。然而，现有的研

3、究往往从一般无线自组网络设计的角度出发，没有关注无线传感器网络能量受限、计算和存储能力有限的特点。基于上述考虑，本文针对无线传感器网络应用中的区域覆盖问题和多传感器数据融合问题进行了研究，分别提出了相应的算法。本文的贡献主要有以下几方面：首先，在无线传感器网络布尔感知模型的基础上，提出节点冗余度和覆盖集冗余度的概念，用计算复杂度低、参数可配置的网络局部特征表征网络的全局特征，改进了无线传感器网络覆盖模型。这种覆盖模型实现覆盖集性能的快速计算，可为无线传感器网络通信协议设计、路由协议设计‘●等研究提供参照。其次，在改进网络覆盖模型的基础上，提出了针对区域覆盖问题的RGA．D算法，其

4、利用遗传算法计算覆盖集、同时考虑节点和覆盖集冗余度，1万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明，RGA．D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡，解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。再次，针对现有的数据融合算法中支持度的计算较为复杂的问题，用最小二乘法拟合高斯型支持度函数，充分考虑了无线传感器网络能量受限的特点，减少了数据融合过程中的计算量，能在多项式级计算复杂度下，得到与指数级复杂度的高斯支持度函数非常接近的计算结果。最后，针对无线传感器网络应用最广泛的数值型数据，设计了多传感器数据融合算法TMMDF，TMMDF算法运用Dix

5、on法剔除原始数据中的疏失误差，再运用OLSF支持度函数计算数据集合中各数据关于中值和均值的支持度，最后选取合适三角模融合算子进行融合计算，得到融合结果。TMMDF算法计算复杂度低，融合精度高，仿真实验结果表明TMMDF算法具有较高的精确性和稳健性。关键字：无线传感器网络，区域覆盖，数据融合，遗传算法，模糊理论II万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONCOVERAGEANDDATAFUSl0NALGORITHMINWIRELESSSENSORNETWORKABSTRACTAsanimportantpartoftherisingInternetofThings，

6、wirelesssensornetworkhasprofoundlychangedthewaypeoplelive．Wirelesssensornetworkhavebeenwidelyusedinmanyfieldsofmedicalelectronics，smartgrid，smarthomeandSOonasanewinformationacquisitionandprocessingtechnology．Currently,researchonwirelesssensornetworkarenolongerconcernedabouttheinitialstageofth

7、ehardwareandsoftwaredesign，communicationprotocoldesignandthelayeredarchitecture，etc．gradually．Instead，researchincreasinglyconcernedabouttheglobalapplication-orientedsolutions．Thedeploymentandcoverage，informationprocessingandinformationfusiona