基于数据融合和C45算法的簇-树型WSN路由协议研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，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，也不包含为获得或其他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谢意。学位论文作者签名：◆内诺签字日期沙少年学位论文版权使用授权书厂月7日(本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

2、库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者张彬签字魄拗>年‘月7日导师签名：签字日N．70l3,年石月7日摘要随着科学技术的发展，人们对外界周围环境信息的获取方式在转变，而且对于获取的信息准确度和灵敏度的要求也越来越高。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)凭借自身的优势成功满足了人类的这一要求，获得了快速蓬勃的发展。无线传感器网络是一种多跳、自组织的无线网络，它由许多节点组成，部署在目标检测区域执行着特定的任务，传感器节点协作实时地感知各种环境中的信息，然后将采集到的信息传输给用户。不同于

3、传统网络，传感器节点的通信带宽、网络寿命、计算能力等方面存在很大的限制，尤其是传感器节点能量的有限性会影响整个网络的运行。当它被部署在一些特殊的常人所不能到达的危险区域，它的能量就不能够及时得到补充，容易发生某个节点能量耗尽而引起网络瘫痪。因而，克服节点的局域性、降低节点的能耗是目前无线传感器网络研究的技术热点。设计一个适合WSN的路由协议可以通过避免通信时节点能量浪费及节点能量不合理过早的消耗等方式，来克服能量有限和硬件较差的问题。数据融合(DataFusion)技术是解决WSN能量受限的另一个关键技术。它能够将单个或多个传感器节点感知的信息进行相关处理，使得感知的信息更贴近用户的需求。在数

4、据融合处理的过程中，会剔除一些重复的冗余信息，减少数据通信传输量和传输碰撞，从而解决WSN的能量约束问题，延长网络生命，同时提高数据采集的灵敏度和精准度。综上所述，本文主要从路由设计和数据融合两个角度考虑克服节点能量局限这个问题。(1)设计一个高效的路由协议均衡全网能量延长网络生命周期；(2)采用数据融合技术降低网络数据传输耗能。首先，本文提出了一种簇．树型WSN网络结构。这种结构将网络监测区域划分成若干虚拟小格子，每个小格子代表一个簇，簇内节点采取多对一和一对一的单跳通信；簇首节点则是通过建立簇首节点之间的路由树进行通信，从而克服了传统簇型结构的弊端。此外，在簇内还设立三种角色的节点：簇内普

5、通节点、数据融合节点、簇首节点。这种结构设计的网络不仅可以减少节点能耗，均衡全网能量还有利于数据融合的建立。其次，本文还考虑了簇内节点的数据间相关性，采用C4．5算法进行分类筛选出簇内候选数据融合节点，然后根据数据融合节点和汇聚节点的位置和在这位置范围内节点的能量属性来确定簇首节点。本文的数据融合分为两层，即簇内节点的数据融合和簇首节点之间的数据融合。实验结果表明，本文提出的路由策略与Leach及Leach-New协议相比，提高了网络的传输效率，减小了网络的路由开销，从而有效地利用了节点能量，增强了路由协议的扩展性。当网络规模扩大时，采用本文提出的路由策略更有助于节省节点能量，均衡全网能量，延

6、长网络的生命周期。关键词：无线传感器网络；数据融合；C4．5算法：簇一树型网络结构IIAbstractThewaythathumanbeingsgetmeinformationfromthesurroundingsarechangingwiththedevelopmentofscienceandtechnology．whatismore，Therequirementfortheaccuracyandsensitivityoftheinformationobtainedareincreasinglyhigh。WirelessSensorNetwork(WSN)hassuccessfullymet

7、therequirementsofhumanitywiththeirownadvantagesandgainquickandvigorousdevelopment．WSNisallad-hocnetworktechnologycomprisingeventhousandsofautonomicandself-organizingnodesthataredeployedintlletargetdet