無線傳感器網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分,它由眾多無線傳感器節(jié)點以自組織的形式組成,具有適用范圍廣、數(shù)據(jù)自動獲取、可遠程部署和管理等特點,近年來廣泛應用于各個領域。于此同時,受節(jié)點的性能限制和應用環(huán)境等因素的影響,使得大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡在應用過程中面臨諸多問題,其中網(wǎng)絡生命周期短是影響網(wǎng)絡性能的重要因素之一。由于數(shù)據(jù)融合技術能有效降低網(wǎng)絡冗余數(shù)據(jù),提升數(shù)據(jù)傳輸效率,降低網(wǎng)絡能耗,是當前無線傳感器網(wǎng)絡研究熱點之一。本文基于提升網(wǎng)絡能效這一目標,緊緊圍繞數(shù)據(jù)融合關鍵技術開展深入研究,內(nèi)容如下:1.對密集部署的傳感器網(wǎng)絡開展簇內(nèi)數(shù)據(jù)融合算法研究。在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡中,相鄰區(qū)域往往具有數(shù)據(jù)相似性這一特點,密集部署的網(wǎng)絡尤甚,由此產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)造成傳感器節(jié)點能量耗費過多而提早死亡。本文通過分析相鄰區(qū)域的數(shù)據(jù)特點和區(qū)域分類方法,提出一種基于相似區(qū)域劃分的WSN數(shù)據(jù)采集算法,該算法通過在區(qū)域內(nèi)尋找合適的代表節(jié)點來采集數(shù)據(jù),并使其它節(jié)點休眠,使得在滿足區(qū)域正常監(jiān)測需要的同時,能大量減少冗余數(shù)據(jù),極大地提升網(wǎng)絡的能效,實驗結(jié)果驗證了該算法的有效性和可靠性。2.開展均衡網(wǎng)絡節(jié)點能耗的分簇路由技術研究。路由技術是實現(xiàn)數(shù)據(jù)從源節(jié)點到Sink節(jié)點的匯聚的重要技術,是數(shù)據(jù)融合技術的重要組成部分。針對分簇路由網(wǎng)絡中,由于簇頭節(jié)點間負載不均造成部分簇頭在簇內(nèi)數(shù)據(jù)處理過程中的能耗或者簇間路由過程中的能耗過多而提早死亡這一問題,本文圍繞簇頭負載均衡這一思想來研究分簇路由算法,通過動態(tài)控制簇的規(guī)模、選擇合適簇頭和簇間路由來均衡節(jié)點間的能耗。實驗結(jié)果表明該協(xié)議在簇首選舉、成簇控制以及簇間路由等方面充分考慮負載均衡,網(wǎng)絡能量得到高效利用,網(wǎng)絡的生命周期得到有效提升。3.在基于查詢的網(wǎng)絡中開展多路徑路由技術及數(shù)據(jù)聚集技術研究。在基于查詢的網(wǎng)絡中,針對Sink節(jié)點數(shù)據(jù)聚集的需求,需要保證數(shù)據(jù)的確定性傳輸。由于傳感器網(wǎng)絡環(huán)境的復雜性,單路徑路由不能有效保障這一要求,因而需要利用多路徑路由技術。在前述分簇路由技術的研究基礎上,通過在簇間路由過程中選擇多個合適的下一跳節(jié)點來實現(xiàn)多路徑分簇路由并滿足能耗均衡這一策略。于此同時根據(jù)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)聚集這一要求,針對多路徑路由過程中產(chǎn)生的副本數(shù)據(jù)影響求和數(shù)據(jù)聚集的準確性這一問題,通過深入研究當前的概要技術實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的有效聚集,實驗表明該技術能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效聚集,在數(shù)據(jù)的存儲空間要求上和數(shù)據(jù)的單位數(shù)據(jù)能耗上都有較好的性能表現(xiàn),由此實現(xiàn)高能效的數(shù)據(jù)聚集網(wǎng)絡。最后對全文進行總結(jié),并對今后數(shù)據(jù)融合技術的進一步研究進行了展望。
【學位單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP212.9;TN929.5
【部分圖文】：

全部N個無線傳感器節(jié)點均域中。有節(jié)點的位置已由 GPS 或由無線傳感器位置已知。圍區(qū)域內(nèi)，不同節(jié)點采集的數(shù)值相近。類，其在小范圍內(nèi)的采集值都是非常接近所有節(jié)點同構(gòu)，且每個節(jié)點初始能量都為組織，當拓撲結(jié)構(gòu)變化時，可自發(fā)重新組對本章涉及的傳感器節(jié)點進行如下定義：的感知半徑為 ，其感知區(qū)域如圖 3-1 所范圍內(nèi)往往分布著其它數(shù)據(jù)采樣點，則任一采樣點的采樣數(shù)據(jù)。

圖 3-3 區(qū)域生長圖Figure 3-3. Region Growing點域生長法在傳感器網(wǎng)絡內(nèi)形成多個子區(qū)域后選擇一個進行數(shù)據(jù)采集的代表節(jié)點。這個代采集的數(shù)據(jù)與子區(qū)域內(nèi)其他節(jié)點數(shù)據(jù)最接近采集的數(shù)據(jù)最能符合子區(qū)域數(shù)據(jù)變化的趨勢歷史數(shù)據(jù)表示成一條歷史數(shù)據(jù)曲線，并將所史數(shù)據(jù)均值曲線，此時將某個節(jié)點的曲線記和 之間滿足以下兩個條件之一，則曲線為

隨著時間的推移，兩者趨向于一致。為了實現(xiàn)曲線之間相似度的計算，針對圖 3-4 中兩種曲線的相似情況，由此提出了一種曲線相似性描述方法。將圖3-4中的曲線 描述為一個點集合，記為 = ，其中 表示該子區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)數(shù)量，則上圖中的曲線 也可描述為一個點集合，記為 = ，將曲線 和曲線 的相似度記為S，則S的計算公式可表示為公式（3-4）。S = π =1 (3-4)在公式（3-4）中，常數(shù) 表示誤差范圍

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃海劍;;幾種典型無線傳感器網(wǎng)絡中的自身定位算法[J];巴音郭楞職業(yè)技術學院學報;2012年02期

2 龍俊;;淺析無線傳感器網(wǎng)絡技術的特點與應用[J];廣東職業(yè)技術教育與研究;2019年06期

3 馬康忠;;無線傳感器網(wǎng)絡應用若干關鍵問題研究[J];電子測試;2019年09期

4 張秀;;關于無線傳感器網(wǎng)絡在橋梁監(jiān)測中的應用研究[J];南方農(nóng)機;2019年19期

5 劉偉;劉亞榮;李卓;徐丹彤;;《無線傳感器網(wǎng)絡》實驗課程教學改革探析[J];科技視界;2019年32期

6 尚建貞;;無線傳感器網(wǎng)絡中的自身定位系統(tǒng)研究[J];信息與電腦(理論版);2019年22期

7 劉蓉;;基于性價比的無線傳感器網(wǎng)絡能量空洞避免研究[J];電子制作;2017年22期

8 郭祥東;;無線傳感器網(wǎng)絡的技術特點及應用[J];中國新技術新產(chǎn)品;2018年09期

9 吳瑞睿;劉潔琳;;無線傳感器網(wǎng)絡綜述[J];科技創(chuàng)新與應用;2018年14期

10 李志杰;;無線傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀及主要應用[J];南方農(nóng)機;2018年18期

相關會議論文 前10條

1 丁翠;牛長流;李建軍;秦愛梅;;淺析無線傳感器網(wǎng)絡中的協(xié)作信號與信息處理[A];《教師教學能力發(fā)展研究》科研成果集（第十一卷）[C];2017年

2 吳佳;蘇丹;袁衛(wèi)國;;智能電網(wǎng)中的認知無線電傳感器網(wǎng)絡[A];2016智能電網(wǎng)發(fā)展研討會論文集[C];2016年

3 張爭明;林春;應懷樵;;化工安全領域的一種無線傳感器網(wǎng)絡設計[A];第二十二屆全國振動與噪聲應用學術會議論文集[C];2009年

4 周楊;張冬梅;查選;;基于時空模型的無線傳感器網(wǎng)絡入侵檢測算法[A];第十屆中國通信學會學術年會論文集[C];2014年

5 王曉;牛長流;魏曉東;王迪;;基于超聲波的無線傳感器網(wǎng)絡定位設計[A];第十屆中國通信學會學術年會論文集[C];2014年

6 林吉;齊晉維;李暉;;無線傳感器網(wǎng)絡測距技術綜述[A];第十三屆沈陽科學學術年會論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2016年

7 于海斌;曾鵬;;中國無線傳感器網(wǎng)絡的研究進展與挑戰(zhàn)[A];2007-2008控制科學與工程學科發(fā)展報告[C];2008年

8 李娜;翟建設;;無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合設計[A];第三屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2006年

9 王培國;陳芳群;閆斌;;基于無線傳感器網(wǎng)絡的通信樞紐安防系統(tǒng)的設計[A];四川省通信學會2009年學術年會論文集[C];2009年

10 高靜;李建中;;無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集算法研究進展[A];黑龍江省計算機學會2009年學術交流年會論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前10條

1 本報記者 黨博文;昕諾飛:打造全球最大傳感器網(wǎng)絡[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2018年

2 四川科技職業(yè)學校鼎利學院 劉桄序;物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡中傳感器應用熱點[N];電子報;2017年

3 賽迪顧問半導體產(chǎn)業(yè)研究中心分析師 李龍;工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品前景廣闊[N];中國計算機報;2015年

4 張慶佳;無線傳感器網(wǎng)絡成為當前研究熱點[N];人民郵電;2015年

5 樊哲高;我國傳感器網(wǎng)絡標準工作取得新進展[N];中國電子報;2012年

6 本報記者 王博;傳感器網(wǎng)絡標準取得新進展[N];計算機世界;2012年

7 本報記者 趙建國;無線傳感器網(wǎng)絡改變未來世界[N];中國知識產(chǎn)權報;2011年

8 記者 陸成鋼　通訊員 尚曉天;以無線傳感器網(wǎng)絡打造智能化城市[N];嘉興日報;2009年

9 賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級咨詢顧問 王坤;國際物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用概況[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2009年

10 記者 張平陽;傳感器網(wǎng)絡助力精準農(nóng)業(yè)[N];西安日報;2009年

相關博士學位論文 前10條

1 張朝輝;無線傳感器網(wǎng)絡優(yōu)化與目標三維定位研究[D];西安電子科技大學;2019年

2 林德鈺;無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能策略關鍵技術研究[D];西安電子科技大學;2019年

3 于斌斌;無線傳感器網(wǎng)絡中的認證與簽名方案研究[D];吉林大學;2019年

4 應可珍;能量高效的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合關鍵技術研究[D];浙江工業(yè)大學;2019年

5 楊健;無線傳感器網(wǎng)絡容錯關鍵技術研究[D];南京郵電大學;2017年

6 Syed Bilal Hussain Shah;智能無線傳感器網(wǎng)絡中網(wǎng)絡設計、路由和定位方法研究[D];大連理工大學;2019年

7 牛炳鑫;無線傳感器網(wǎng)絡中高時效信息收集機制的研究[D];大連理工大學;2019年

8 趙建光;基于向量網(wǎng)的軟件定義無線傳感器網(wǎng)絡研究[D];北京交通大學;2019年

9 默罕默德;無線傳感器網(wǎng)絡的安全問題進行分析研究[D];北京交通大學;2019年

10 張曉梅;車載自組織和無線傳感器網(wǎng)絡中安全可靠的服務傳輸研究[D];上海交通大學;2018年

相關碩士學位論文 前10條

1 高興;無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)盲校正方法研究[D];重慶郵電大學;2019年

2 梁雅媚;基于蒙特卡洛的無線傳感器網(wǎng)絡移動節(jié)點定位改進算法研究[D];湘潭大學;2019年

3 王瑾;無線傳感器網(wǎng)絡的隨機密鑰預分發(fā)及匿名性技術研究[D];揚州大學;2019年

4 袁曉明;無線傳感器網(wǎng)絡防竊聽和入侵檢測方法的研究[D];南京航空航天大學;2019年

5 李瑞晴;基于壓縮感知的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集策略研究[D];浙江師范大學;2019年

6 劉一玨;無線傳感器網(wǎng)絡中分簇路由協(xié)議的研究與設計[D];沈陽化工大學;2019年

7 余艷萍;面向可變負載的無線傳感器網(wǎng)絡低能耗MAC協(xié)議研究與設計[D];廣東工業(yè)大學;2019年

8 周東蘊;基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

9 鄧玉蓮;無線可充電傳感器網(wǎng)絡高效在線充電算法[D];廣東工業(yè)大學;2019年

10 唐慶;無線傳感器網(wǎng)絡安全定位算法研究[D];國防科技大學;2017年

本文編號：2809839