矿用无线监测数据融合估计方法研究

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1、第8卷第16期Vol.8No.162015年8月August2015矿用无线监测数据融合估计方法研究1,2121*鲍宇，王元平，缪协兴，张艳群（1.中国矿业大学计算机科学与技术学院，江苏徐州221116；2.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221116）摘要：研究分析了目前无线传感器网络（wirelesssensornetworks，WSN）中适宜矿山应用的数据融合统计估计方法，针对矿山的无线传感器网络特点，总结并拓展了数据融合的基本模型，梳理和归纳了数据融合处理的主要方法，并讨论了当前阶段技术发展的趋势和挑战。关键词：计算机应用其他学科；无线

2、传感器网络；综述；矿山物联网；数据融合估计方法中图分类号：TD67文献标识码：A文章编号：1674-2850(2015)16-1655-11Researchofdatafusionestimationalgorithmonminewirelesssensornetworks1,2121BAOYu,WANGYuanping,MIAOXiexing,ZHANGYanqun(1.SchoolofComputerScienceandTechnology,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou,Jiangsu221116,China;2

3、.StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou,Jiangsu221116,China)Abstract:Wesummarizedstatisticalestimationmethodfordatafusioninwirelesssensornetworks(WSN).Aimingatcharacteristicsofwirelesssensornetworkformine,wesummarizedandexpa

4、ndedthebasicmodelofdatafusionandreviewedthemainmethodsofdatafusion.Atlast,wediscussedthetrendandchallengeofthedevelopmentofthetechnologyatpresent.Keywords:othersubjectsofcomputerapplications;wirelesssensornetworks;review;mineinternetofthings;datafusionestimationalgorithm0引言WSN作为一种应急技术，可以

5、使用在生命健康监控、环境和行为监测、结构检测和应急系统中。在较大规模的WSN中，由于采集数据存在相关性，直接传输会造成较大的信息冗余，增加通信能耗。而数据融合技术可降低或消除冗余信息，提高网络通信效率和能量效率，延长网络寿命。WSN的数据融合（wirelesssensornetworksdatafusion，WSNDF）技术具有如下作用：1）减少数据传输总量；2）延长网络寿命；3）去除噪声，提高决策准确性；4）提高目标辨识的能力和数据质量。[1]关于WSNDF进展情况，已有文献进行了综述。RAJAGOPALAN等对数据融合集成从拓扑结构的角度进行了综述，并对各种算法在不

6、同结构下的生命周期、数据延迟、正确性和安全性等性能进行了比[2]较。NAKAMURA等重点评述了WSN中常见的融合方法，并指出数据集成、融合、节点融合与多节点[3]融合之间的包含关系，明确划分了研究的各个领域，并针对网络中常见模型进行了评述。胡永利等基金项目：国家自然科学基金（51204185）；中国博士后科学基金面上资助项目（2012M521147）作者简介：鲍宇（1977—），男，副教授，主要研究方向：信息安全、无线传感器网络.E-mail:baoyu@cumt.edu.cn第8卷第16期2015年8月鲍宇等：矿用无线监测数据融合估计方法研究1656分析了数据融合中

7、的清洗、聚集。但上述文献没有针对矿山环境进行研究，其中很多方法并不适用于这样的环境。矿用WSN主要用于监测、监控矿山中的移动设备和人员。受环境制约，矿用WSN各观测数据间具有很强的相关性，具备特殊性。首先，无线传感器监测系统的传输和数据融合必须考虑到网络部署受到矿山特殊的地质条件、纵深弯曲程度、矿脉分布等制约，以适应广阔空间或窄长空间。其次，安全性问[4]题常常融合于矿山安全性问题。例如，为防止瓦斯事故，无线设备功率不能超过6W，则数据融合过程需要考虑可靠传输距离；又如，融合错误中“监测岩土状况（使用岩土应力和位移监测来预警冒落）[5]的