无线传感器网络分层数据建模研究

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1、中山大学硕士学位论文无线传感器网络分层数据建模研究姓名：王秋月申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：郭雪梅20090521摘要无线传感器网络分层数据建模研究专业：模式识别与智能系统硕士生：王秋月指导教师：郭雪梅副教授数据采集是无线传感器网络的基本功能之一，在许多实际应用中，无线传感器网络的数据采集功能发挥着重要作用。数据采集问题即是研究用户如何通过无线传感器网络从监控区域收集感知数据。目前无线传感器网络数据采集普遍存在以下问题：由于传感器节点的无线通信带宽有限，大量的网内数据传输需求容易造成网络拥塞，进一步造成数据延迟与丢失，同时，由于传感器节点存在特有的能量约束，

2、大量的无线数据传输使得传感器节点生存时间降低，从而缩短整个无线传感器网络的生命周期。据统计，传感器节点的绝大部分能量消耗在无线通信模块上。如何在数据采集过程中，通过分层数据建模方法尽量减少网内无线数据传输量，降低网络能耗，提高带宽利用率，从而延长网络生命周期，是本文研究的主要问题。本文主要研究工作包括以下两大部分：(1)针对无线传感器网络在数据采集过程中降低能耗的目标，提出了基于分层数据建模的无线传感器网络数据采集模型(LCG)，包括局部模型，簇模型和全局模型三个子模型，以传输模型参数代替传输节点感知数据，从而减少网内数据传输量。同时，对模型的网内实现策略进行研究，在已有DCHS

3、簇头产生算法基础上，提出适合于采用分层数据模型的无线传感器网络路由协议。最后，为了验证该模型的有效性，对该模型进行仿真实验和结果分析。(2)为LCG模型的实际网络验证搭建硬件平台。利用Crossbow公司的无线传感器套件在中山大学信息科学与技术学院智能信息处理与人机系统实验室内搭建了一个基于无线传感器网络的环境监控系统，采用MoteView任务管理软中山大学硕上学位论文件对该环境监控系统进行管理，同时，自定义开发了基于Perl的动态网页管理系统，以更灵活的方式实现对该环境监控系统的可视化管理。关键词：无线传感器网络，数据采集，数据建模，分层建模，数据回归ABSTRACTHiera

4、rchicalDataModelinginWirelessMajor：Name：SensorNetworksPatternRecognitionandIntelligentSystemQiuyueWangSupervisor：Prof．XuemeiGuoDataacquisitionisoneofthefundamentalingredientsinwirelesssensornet-worksandplaysaprominentroleinmanypracticalapplications．Theissueofdataacquisitionistostudyhowusersco

5、llectsenseddatafromthemonitoringregionthroughwirelesssensornetworks．Atpresent，thefollowingproblemsaboutdataac—quisitioninwirelesssensornetworksareverycommon．Firstly,becauseofthelimitedbandwidthofwirelesscommunicationofsensornodes，networkcongestionwilleasilyappearforthelargedemandofwirelessdat

6、atransmissioninthenetwork，andfurthercausedatadelayandloss．Secondly,duetoenergyconstraintinsensornode，alargenumberofwirelessdatatransmissionsallowsensornodetoreduceitssurvivaltime，thusshorteningthelifetimeoftheentirenetwork．Accordingtostatistics，mostoftheenergyinsensornodeisconsumedonthemodule

7、forwirelesscommunication．Indataacquisition，howtominimizetheamountofwirelessdatatransmissionthroughbier-archicaldatamodeling，thentoreducenetworkenergyconsumptionandimprovebandwidthutilization，thusprolongingthelifetimeofthenetwork，isthemainstud