7一种基于多路数据融合的传感器网络路由协议

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1、一种基于多路数据融合的传感器网络路由协议王娅摘要：本文提出了一种基于多路数据融合的传感器网络路由协议。首先介绍了该协议运用的数据融合等相关技术，然后简述了该协议的实现的过程，最后运用仿真工具评估了该协议的性能指标。仿真结果表明，由于该协议的使用，节省了一定的网络节点能量，延长了网络的生存周期。关键字：传感器网络无线通信数据融合协议定位技术1・引言为了满足人们的通信要求，无线网络正越來越随深入我们的生活。冃前无线网络可分为两类：一类是有基础设施网，即需要有线连接的固定基站來直接对网络屮每一节点进行组织协调，无线局域网和传统的蜂窝网都屈于该类；另一•类是无基础设施网，即无线Adhoc网络。根

2、据网络中节点是否可移动，无线Adhoc网络乂可分为移动Adhoc网络（MobileAdhocNetwork,简称MANET）和无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,简称WSN）o随着通信技术、嵌入式计算技术、信息处理技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，集数据采集、处理、传输、通信等一体的无线传感器网络引起了人们极大的重视。和传统的网络相比，无线传感器网络具有以下特征：（1）节点分布极具稠密且数冃很大。（2）节点能量、存储空间及计算能力等资源非常有限，XL能量资源等无法补充。（3）传感节点在布置完毕后，除了少数节点需要移动以外，大部分节点都是静止的。（4）节点的多跳

3、通信。（5）网络高度自适应的自治能力。由于无线传感器网络的特殊性，传统网络的路由协议不能运用其中，因此我们要根据传感器网络的首要设计11标——能源的高效使用来设计它的路由协议。木文提岀的多路数据融合（Multipathdataaggregation,MDA）协议是一种基于节点地理信息的分簇路山协议。在该协议中，假设每个节点都能通过GPS定位系统获取自身的地理信息，并根据其信息分簇。考虑到节点能量受限问题，簇头建立信息栈设置发送数据的下跳节点，并运川节点的数据融合技术。MDA协议中的不同的簇采用不同的正交码同时进行扩频传输，同时，簇间釆用码分多址（Code—DivisionMultiple

4、Accessing,CDMA）的方式减小相互干扰。2.MDA协议涉及到的技术2.1数据融合技术在无线传感器网络小，考虑到节点能量受限等各方而的因素，我们通常采用节点的数据融合技术來处理数据冗余等方而的问题。数据融合技术在传感器网络屮起着重要的作用，主要表现在节省整个网络的能呈、增强所收集数据的准确性以及提高收集数据的效率三个方血【1】。传感器网路中的数据融合技术可以从不同的角度进行分类，其中，根据数据进行融合操作前后的信息含量，可以将数据融合分为无损失融合和有损失融合两类【1】：在无损失融合中，所有的细节信息均被保留，主要去除信息中的冗余部分；有损失融合通常会省略一些细节信息或降低数据的

5、质量，从而减少需要存储或传输的数据量，以达到节省存储资源或能量资源的目的。传感器网络中，将路由技术与数据融合技术相结合是一个重耍的问题。数据融合可以减少数据量，减轻数据汇聚过程屮的网络拥塞，I办助路由协议延长网络的牛存时间【1】。在MDAI办议中，运用路由技术与数据融合技术相结合，节省了网络能量，提高了网络传感器节点的利用率。2.2定位技术在无线传感器网络的应用小，我们有时需要根据网络节点传送的数据及时处理网络屮发牛的意外状况，如：森林火灾、天然气泄漏等。在这种情况下，获取网络中意外状况的地理信息显得尤为重要，而传感器节点自身的正确定位是提供监测爭件位置信息的前提。在传感器节点中放置定位

6、系统，通过定位系统的作用获取节点的精确位置，从而解决无线传感器网络中发生的意外情况。冃前，全球定位系统GPS是应用最成熟故广泛的定位系统，它主要根据人造卫星测距、调节时劳等各方血共同作丿TJ,对GPS模块进行高精度定位，具有实时性好、抗干扰能力强等优点。在无线传感器网路中，为了节省彼件设备成本，通常在少数的节点内部放KGPS定位设备，这样的节点称为信标节点，而其它的节点称为未知节点。未知节点的位置信息通过以信标节点为参考点，结合一定的定位算法來确定。为了便于研究,在MDA协议中，我们假设无线传感器的所有节点是同构节点,它由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、供电单元和GPS定位系统

7、组成【2,3L传感器节点结构如图1所示：图1传感器节点结构3.MDA协议的实现在MDA协议中，假设无线传感器网络N个节点均匀分布在W*Wn?区域内，所有节点是同构节点，由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元、供电单元和GPS定位系统组成，其结构如图1所示。网络各节点处于静止状态，并能通过GPS定位系统获得自己的地理位置信息。3.1网络拓扑结构在MDA协议小，传感器网络的拓扑结构是基于节点地理信息的。网络各节点可以通过其内部的定位