无线传感器网络数据融合技术研究-老师批注

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1、摘要随着低功耗无线通信的发展，微传感器、微处理器等硬件的小型化，分布式信息处理技术的进步和AdHoc网络的大量研究，无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)成为了一种新兴技术，引起了人们的广泛关注。在大规模的无线传感器网络中，传统的数据传输模式下，每个节点都将传输全部的感测信息，这其中就包含了大量的冗余信息，由于传感器网络中传输数据的能耗远大于处理数据的能耗，因此，使各个节点多跳传输感测数据到Sink节点前，先对数据进行融合处理是非常有必要的，数据融合技术能够有效克服无线传感器网络中能量约束，去除冗余信息，减少网络中的数据传输量，节省WSN节点能量，

2、延长WSN的生命期。数据融合技术已经成为WSN的研究热点。本文从农业生产的实际情况出发，对大规模无线传感器网络的蔬菜大棚温度进行远程监测，用户需要知道某个特定区域的平均温度，这个区域可能包含大量的节点;由于受到带宽和电池能量的限制，为了降低由于大量数据传输而造成的能量消耗，提出一种分布式的数据融合算法。在本算法中，节点不需要知道系统的全局信息，这样可以降低系统中节点总的能量消耗。算法的运行允许多个传感器节点启动数据融合过程，数据融合就以并行的方式进行，向汇聚节点(簇头)传递信息，所有节点都是自行决定下一跳的传输方向，避免了保存全局路由信息，因而可以减少延迟。算法动态地选择不同的节

3、点作为簇头，这就保证了能量的消耗是动态地分布在系统中所有节点上的。从系统仿真结果来看，该算法可以减少时延，有效的降低能量消耗。关键词：无线传感器网络；节点；算法；实现数据融合目录1绪论31.1研究背景31.2研究的目的和意义41.3本文研究的数据融合算法介绍51.4论文的结构62无线传感器网络72.1无线传感器网络概述72.1.1概述72.1.2无线传感器网络的体系结构72.2无线传感器网络特点及关键技术92.2.1无线传感器网络特点92.2.2无线传感器网络的关键技术102.3无线传感器网络的应用113无线传感器网络典型数据融合算法分析143.1无线传感器网络数据融合技术143

4、.2典型数据融合算法153.2.1应用层中的数据融合153.2.2网络层中的数据融合174无线传感器网络数据融合算法实现234.1算法模型234.1.1算法的描述234.1.2能量消耗模型244.1.3算法初始化244.1.4算法实现254.2仿真及其分析264.2.1仿真过程274.2.2能耗分析315总结33致谢34参考文献351绪论无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种由大量传感器节点组成的网络，它集成了微电子技术、感知技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术。其广泛的应用前景，引起了人们广泛关注。无线传感器网络作为新一代

5、的传感器网络，其应用已经由军事领域扩展到反恐、防爆、环境监测、医疗保健、家居、商业、工业等其他许多领域，其广阔的应用前景受到学术界的广泛关注。1.1研究背景由于大多数无线传感器网络应用都是由大量传感器节点构成的，共同完成信息收集、目标监视和感知环境的任务。因此，在信息采集的过程中，采用各个节点单独传输数据到汇聚节点的方法显然是不合适的。因为网络存在大量冗余信息，这样会浪费大量的通信带宽和宝贵的能量资源。此外，还会降低信息的收集效率，影响信息采集的及时性。为解决上述问题，人们采用了一种称为数据融合(或称为数据汇聚)的技术。所谓数据融合是指将多份数据或信息进行处理，组合出更高效、更符

6、合用户需求的数据的过程[2]。在大多数无线传感器网络应用当中，许多时候只关心监测结果，并不需要收到大量原始数据，数据融合是处理该类问题的有效手段。在大规模的无线传感器网络中，传统的数据传输模式下，每个节点都将传输全部的感测信息，这其中就包含了大量的冗余信息，使用数据融合技术能够有效的减少网络中的数据传输量，从而节省传感器节点的能量，延长无线传感器网络生命期。1.2研究的目的和意义无线传感器网络是近年来发展起来的新学科，它综合了传感器技术、无线通讯以及电子技术等多门学科，从根本上解决了以往的传感器网络体积庞大，布线困难的弊端。无线传感器网络的基本功能是收集并返回传感器节点所在监测区

7、域的信息，然而无线传感器网络节点的资源非常有限，主要表现在电池能量、处理能力、存储容量以及通信带宽等几个方面。在收集信息的过程中采用各个节点单独传送数据到汇聚节点的方法是不合适的[3]，主要有以下两个原因:1、浪费通信带宽和能量:在覆盖度较高的传感器网络中，邻近节点报告的信息存在相关性，各个节点单独传送数据会浪费通信带宽;同时传输大量数据会使整个网络消耗过多的能量，缩短网络的生存时间。2、降低信息收集的效率:多个节点同时传送数据会增加数据链路层的调度难度，造成频繁的冲突碰撞，降低