本文關(guān)鍵詞：基于太陽(yáng)輻射的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)氣溫?cái)?shù)據(jù)修正算法研究

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【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,基于此技術(shù)的無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)這一新型的氣象要素監(jiān)測(cè)方案被提了出來。通過使用成本非常低的集成溫度傳感器來監(jiān)測(cè)環(huán)境氣溫信息,可以極大的降低氣溫監(jiān)測(cè)的成本。然而在這種方案中,傳感器在運(yùn)行過程中將會(huì)受到太陽(yáng)輻射、降水、風(fēng)等各種氣象要素的影響,使得其采樣到的氣溫?cái)?shù)據(jù)偏離實(shí)際數(shù)據(jù)。本文提出了一種基于太陽(yáng)輻射的無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)氣溫?cái)?shù)據(jù)修正方法,在本研究中,我們主要貢獻(xiàn)如下：(1)提出了傳感器氣溫?cái)?shù)據(jù)時(shí)間序列修正方法。首先通過樣條插值方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間樣本的統(tǒng)一化處理；其次結(jié)合大氣物理學(xué)相關(guān)知識(shí),發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)氣溫?cái)?shù)據(jù)之間的時(shí)間偏差；最后通過編程實(shí)現(xiàn)時(shí)間相位差的修正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法可以很大程度上修正太陽(yáng)輻射為零的時(shí)間段內(nèi)的氣溫偏差。(2)在時(shí)間差修正的基礎(chǔ)上,根據(jù)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)建立修正算法。首先計(jì)算出做了時(shí)間修正后的節(jié)點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)氣溫?cái)?shù)據(jù)之間的氣溫偏差,其次對(duì)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)做相同的時(shí)間平移處理,并用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法計(jì)算得到太陽(yáng)輻射-氣溫偏差數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系表,最后使用這一關(guān)系表對(duì)時(shí)間修正后的節(jié)點(diǎn)氣溫?cái)?shù)據(jù)做數(shù)值修正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過此輪數(shù)值修正之后,太陽(yáng)輻射不為零的時(shí)間段內(nèi)的氣溫偏差被有效地削減了。(3)在太陽(yáng)輻射-氣溫偏差關(guān)系表的基礎(chǔ)上,使用曲線擬合等方法,得到修正函數(shù)表達(dá)式。首先根據(jù)太陽(yáng)輻射-氣溫偏差離散關(guān)系表,通過曲線擬合,得到具體的太陽(yáng)輻射-氣溫偏差關(guān)系函數(shù)式；然后結(jié)合已建立的修正方法,根據(jù)這一函數(shù)推導(dǎo)出具體的氣溫修正函數(shù)式；最后將該方法得到的修正效果與使用離散表得到的效果做了對(duì)比,驗(yàn)證了該方法不但是可行的,而且還能進(jìn)一步提高修正后溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 太陽(yáng)輻射 氣溫 數(shù)據(jù)修正
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 課題來源9
• 1.2 研究目的和意義9-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 太陽(yáng)輻射與地面氣溫的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和方法14-15
• 1.5 研究成果15-16
• 1.6 論文組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 相關(guān)理論及方法17-35
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)17-25
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議18-20
• 2.1.3 無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)20-23
• 2.1.4 無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署23-25
• 2.2 大氣中的輻射能量傳輸與地面氣溫25-30
• 2.2.1 熱輻射與輻射平衡25-26
• 2.2.2 太陽(yáng)、地球及大氣放出輻射與吸收輻射的性質(zhì)26-27
• 2.2.3 地面接收到的太陽(yáng)輻射能27-28
• 2.2.4 地面氣溫28-29
• 2.2.5 太陽(yáng)輻射、地球輻射對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的影響29-30
• 2.3 數(shù)據(jù)分析相關(guān)理論30-34
• 2.3.1 數(shù)據(jù)插值30-32
• 2.3.2 曲線擬合32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于太陽(yáng)輻射的氣溫?cái)?shù)據(jù)修正方法35-57
• 3.1 無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)特征35-36
• 3.2 數(shù)據(jù)修正方法概述36-38
• 3.3 數(shù)據(jù)插值處理38-41
• 3.4 時(shí)間差修正41-45
• 3.5 太陽(yáng)輻射-氣溫偏差關(guān)系表建立45-47
• 3.6 修正算法設(shè)計(jì)47-48
• 3.7 修正效果48-52
• 3.8 性能評(píng)估52-56
• 3.9 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于太陽(yáng)輻射-氣溫偏差擬合函數(shù)的氣溫修正方法57-71
• 4.1 太陽(yáng)輻射-氣溫偏差關(guān)系表的數(shù)據(jù)特征57-58
• 4.2 多項(xiàng)式曲線擬合處理58-62
• 4.3 實(shí)際氣溫估算公式的建立62-63
• 4.4 修正效果63-68
• 4.5 性能評(píng)估68-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 第五章 氣溫?cái)?shù)據(jù)修正程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)71-76
• 5.1 程序開發(fā)目的71
• 5.2 程序關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)71-75
• 5.2.1 繪圖模塊72-73
• 5.2.2 日期選取模塊73-74
• 5.2.3 數(shù)據(jù)控制模塊74-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)和展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 進(jìn)一步的工作77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 作者攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果85
• 作者簡(jiǎn)介85
• 作者攻讀學(xué)位期間參加的研究課題85
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85
• 作者攻讀學(xué)位期間取得的其他學(xué)術(shù)成果85

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本文編號(hào)：742084