隨著嵌入式計(jì)算技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和傳感器技術(shù)的日益成熟,給具有感知、傳送、存儲(chǔ)等能力的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來(lái)了可能。目前無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,如農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中,暴露在空氣中的傳感器節(jié)點(diǎn)易受環(huán)境影響,出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)失效的現(xiàn)象,導(dǎo)致感知數(shù)據(jù)丟失數(shù)據(jù)集的不完整,用戶(hù)無(wú)法有效而準(zhǔn)確的利用感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。然而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心,數(shù)據(jù)的完整性對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)可利用性和性能具有十分重要的意義,因此研究感知數(shù)據(jù)進(jìn)行備份的問(wèn)題顯得尤為重要。對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行分析與總結(jié),數(shù)據(jù)備份算法主要面臨以下兩個(gè)問(wèn)題:首先大量的傳感節(jié)點(diǎn)收集的感知數(shù)據(jù)需要備份,對(duì)能量有限的傳感器節(jié)點(diǎn)存在巨大的挑戰(zhàn),其次如何選擇備份節(jié)點(diǎn)和確定備份數(shù)量,才保證網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性。針對(duì)以上問(wèn)題,本文從平均節(jié)點(diǎn)能耗、數(shù)據(jù)恢復(fù)率、網(wǎng)絡(luò)壽命以及三個(gè)指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)備份算法展開(kāi)研究。論文主要的研究工作為:第一,研究了基于時(shí)空冗余數(shù)據(jù)清除的數(shù)據(jù)備份問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有算法存在的不足之處,本文從備份數(shù)據(jù)集角度出發(fā),重點(diǎn)研究了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中感知數(shù)據(jù)的時(shí)空相關(guān)性,提出了基于時(shí)空冗余數(shù)據(jù)清除的數(shù)據(jù)備份算法(TS_DB)。該算法首先用k-means算法將網(wǎng)絡(luò)劃分為k個(gè)簇,其后用挖掘模式探索簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與簇首節(jié)點(diǎn)間的空間關(guān)聯(lián)性,同時(shí)使用一元線(xiàn)性回歸模型建立單個(gè)節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)間的時(shí)間相關(guān)性,在誤差范圍內(nèi)消除冗余數(shù)據(jù),來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中需要備份的感知數(shù)據(jù)集,最后根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量確定備份數(shù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出TS_DB算法與相關(guān)工作相比平均耗能更低,網(wǎng)絡(luò)的壽命得到了大幅度的提高。第二,研究了能量高效的數(shù)據(jù)備份問(wèn)題。本文從備份數(shù)量出發(fā),以能量高效的方式保證網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性,提出了能量高效的數(shù)據(jù)備份算法(EE_DB)�？紤]到傳感節(jié)點(diǎn)易受環(huán)境的影響而失效,備份節(jié)點(diǎn)存在備份數(shù)據(jù)的盲目性,導(dǎo)致sink節(jié)點(diǎn)存在大量的冗余數(shù)據(jù)。本文從冗余數(shù)據(jù)的清除和容錯(cuò)性角度出發(fā),引入了健壯節(jié)點(diǎn)來(lái)備份普通節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)。該算法先建立時(shí)空冗余數(shù)據(jù)清除模型,然后根據(jù)權(quán)值矩陣普通節(jié)點(diǎn)選擇備份路徑,使得sink節(jié)點(diǎn)任選若干健壯節(jié)點(diǎn)可獲取所有的感知數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,本文提出的EE_DB算法在能量和容錯(cuò)性都比相關(guān)的工作有較大的提升。
【學(xué)位單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TP212.9;TN929.5
【部分圖文】：

１６，１７］??Ｏ??無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系如圖２－１所示。在監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)??隨機(jī)分布形成了感知區(qū)域，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)相互協(xié)作自組織的形成了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)??絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)感知并采集目標(biāo)對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的感半徑是有??限的，超過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)通信范圍以外的區(qū)域需要通過(guò)多跳的方式傳將信息傳送給??匯聚節(jié)點(diǎn)。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)如衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等，將匯聚節(jié)點(diǎn)的收集??的信息發(fā)送至管理控制中心，終端用戶(hù)可以通過(guò)管理控制中心獲取相關(guān)信息，根??據(jù)獲取的相關(guān)信息對(duì)管理控制中心下達(dá)指示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。??Ｚ－?？、．、??／?〇???．、??／?監(jiān)測(cè)區(qū)域〇?＇??／?°?〇?？￣°?）??／－?一？＇?（?°?°?〇??Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或?一?＼?—廣ｓ?＿?—廣ｓ?八廣ｖ?（??、衛(wèi)屋通信間?／?＾?＾?點(diǎn)?＾?ｎ．?？?？?＼??Ｔ?…〇。°?）??．？＊＊?．ｚ＊?／?？一—??篇理?傳感器１５點(diǎn)．：＇？？？?―一??？－＇??節(jié)點(diǎn)??圖２－１無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系??無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)由應(yīng)用支撐技術(shù)、信息安全、基礎(chǔ)設(shè)備等組成了無(wú)線(xiàn)傳感器??網(wǎng)絡(luò)的中間件以及平臺(tái)軟件，具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖２－２所示，從圖中可以看出，無(wú)??線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的中間件以及平臺(tái)軟件的結(jié)構(gòu)體系是有層次化和模塊化的

１６，１７］??Ｏ??無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系如圖２－１所示。在監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)??隨機(jī)分布形成了感知區(qū)域，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)相互協(xié)作自組織的形成了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)??絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)感知并采集目標(biāo)對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的感半徑是有??限的，超過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)通信范圍以外的區(qū)域需要通過(guò)多跳的方式傳將信息傳送給??匯聚節(jié)點(diǎn)。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)如衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等，將匯聚節(jié)點(diǎn)的收集??的信息發(fā)送至管理控制中心，終端用戶(hù)可以通過(guò)管理控制中心獲取相關(guān)信息，根??據(jù)獲取的相關(guān)信息對(duì)管理控制中心下達(dá)指示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。??Ｚ－?？、．、??／?〇???．、??／?監(jiān)測(cè)區(qū)域〇?＇??／?°?〇?？￣°?）??／－?一？＇?（?°?°?〇??Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或?一?＼?—廣ｓ?＿?—廣ｓ?八廣ｖ?（??、衛(wèi)屋通信間?／?＾?＾?點(diǎn)?＾?ｎ．?？?？?＼??Ｔ?…〇。°?）??．？＊＊?．ｚ＊?／?？一—??篇理?傳感器１５點(diǎn)．：＇？？？?―一??？－＇??節(jié)點(diǎn)??圖２－１無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系??無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)由應(yīng)用支撐技術(shù)、信息安全、基礎(chǔ)設(shè)備等組成了無(wú)線(xiàn)傳感器??網(wǎng)絡(luò)的中間件以及平臺(tái)軟件，具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖２－２所示，從圖中可以看出，無(wú)??線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的中間件以及平臺(tái)軟件的結(jié)構(gòu)體系是有層次化和模塊化的

：在傳感節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)利用連續(xù)ｍ個(gè)歷史數(shù)據(jù)根據(jù)公式（３＿４），同時(shí)建立相同的一元線(xiàn)性回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。??利用一元線(xiàn)性回歸模型的公式（３－３）計(jì)算節(jié)點(diǎn)＆的后續(xù)感知若是節(jié)點(diǎn)＆的預(yù)測(cè)的后續(xù)感知數(shù)據(jù)ｊｃ＇，．（ｍ＋ｌ）與真實(shí)的數(shù)據(jù)；ｃ，（ｍ＋ｌ）的丨與用戶(hù)可接受的誤差閥值滿(mǎn)足火說(shuō)］關(guān)系式，則說(shuō)明數(shù)據(jù)：ｃＸｍ＋１）也滿(mǎn)足該回歸模型，不需要將該感知數(shù)據(jù)傳送給族ｋ節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也不需要將該數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，能夠精簡(jiǎn)備份數(shù)據(jù)集，絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，從而節(jié)省傳感節(jié)點(diǎn)的能量。??若是在炎＆則說(shuō)明感知數(shù)據(jù)〇＋１）不滿(mǎn)足該模型，需要傳送行備份。若是在一段時(shí)間內(nèi)，連續(xù)ｍ個(gè)感知數(shù)據(jù)都不滿(mǎn)足該模二乘法重新計(jì)算Ａ和辦參數(shù)，重建新模型。??備份??
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本文編號(hào)：2892007