传感器网络中的数据融合

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1、万方数据传感器网络中的数据融合¨毕艳忠孙利民(中国科学院软件研究所北京100080)计算机科学2004V01．31No．7摘要传感器网络通常由大量的能量有限的传感器节点组成，利用无线通信技术从各个节点收集信息，在军事监视、环境监测等诸多方面有广泛的应用前景。如何高效利用传感器节点的能量而获得较长的生存时间是传感器网络需要解决的重要问题。数据融合机制利用节点的运算和存储能力．能够减少网络的数据传输量，是禹效利用节点能量的机制之一。本文在简单介绍传感器网络的基础上，说明数据融合的作用和分类，重点分析目前提出的主要数据融合机制。关键词传感器网络，数据融合，能量高效AnOverviewofDat

2、aAggregationinSensorNetworksBIYan—ZhongSUNLi-Min(InstituteofSoftware。ChineseAcademyofSciences，Beijing100080)AbstractSensornetworks，consistingofalargenumberofsensornodeswithlimitedbatterypowerandtheabilityforlocalcomputation，gatherusefulinformationfromthenodesusingwirelesscommunicationtechnology．S

3、uchsys—ternshaveproposedforabroaduseinmanyapplicationsincludingmilitarysurveillanceandenvironmentalmonitoring．Itisacriticalconsiderationtocollectsensedin／ormationinanenergyefficientmanner／orobtainingalonglifetimeofthesensornetwork．Asoneofthemechanismsthatcanmakeuseoftheenergyofthesensornodeseffic

4、iently，dataaggregationcanreducethetrafficinnetworkbyutilizingtheabilitiesofthenodesinlocalcomputationandstorage．Basedonasimpleintroductionofsensornetworks，thispaperspecifiesthefunctionsandtheclassificationofdataag—gregation，andanalyzesthemainaggregationschemesproposedindetail-KeywordsSensornetwor

5、ks，Dataaggregation，Energyefficient1引言传感器网络是由部署在监测区域内的大量微型的传感器节点组成，收集并处理各节点采集的信息，并通过无线技术实现节点间的通信。如何有效利用节点的有限能量是传感器网络设计中的重要问题，而减少网络中的数据传输量是降低节点能量消耗的有效手段之一。因此在收集和传输监测信息的过程中，应尽量进行网内处理(in—networkprocessing)。由于每个独立的传感器的监测范围及可靠性是有限的，在放置传感器节点时，必须使传感器节点的监测范围互相交叠。以增强整个网络所能获得的信息的鲁棒性和准确性。这样，传感器节点所采集到的数据就存在一定

6、的冗余性。在各个节点将监测数据通过多跳路由传送给收集数据的Sink节点(或称基站)的路径中，需要对数据进行处理以减少冗余信息，这就是数据融合(dataaggregation或datafusion)。数据融合是网内处理的主要目的之一。下面首先说明数据融合的作用及分类，然后对目前提出的传感器网络中的数据融合机制进行介绍和分析，最后说明数据融合的代价并总结。2数据融合的作用及分类在传感器网络中。数据融合主要有以下三个主要方面的作用：(1)节省能量数据融合的直观效果就是减少了数据传输量，从而节省了能量。最理想的融合情形，中间节点可以把n个长度相等的输入数据分组合并成1个输出分组，其节能效率就是(

7、H一1)／以；最差情况下，融合操作并未减少数据量，但通过减少分组个数，减少了大量协商、争用信道的操作，降低了网络整体的单位传输开销，同样节省了能量。(2)获得更准确的信息传感器的监测误差以及监测环境的噪音或干扰，会导致收集到的数据不够准确。通过对监测同一对象的多个传感器所采集的数据进行综合，能够有效地提高信息的精度和可信度。(3)减轻网络拥塞减少数据量(包括分组大小和分组个数)的另一个直接结果就是减轻网络的传输拥塞，降低了数据传输的