無線傳感網(wǎng)絡可以應用于豐富的應用場景中。其中,最為重要的當屬目標檢測了。通過在感興趣區(qū)域內(nèi)安放大量的傳感器節(jié)點,傳感器節(jié)點感知到數(shù)據(jù)后,將它們發(fā)送到匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點需要依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)準確地判斷出目標是否出現(xiàn)。無線傳感網(wǎng)絡中冗余數(shù)據(jù)的傳輸不斷地消耗著網(wǎng)絡中有限的能量。數(shù)據(jù)融合技術可以有效地壓縮檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量,從而提高系統(tǒng)的工作時間�；跀�(shù)據(jù)融合的傳感網(wǎng)目標檢測應用研究也就以兩個主要目標為主:提升網(wǎng)絡的檢測性能和延長檢測系統(tǒng)的工作時間。本文首先介紹了無線傳感網(wǎng)絡以及數(shù)據(jù)融合的基本理論知識以及經(jīng)典算法。主要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡面臨的挑戰(zhàn)以及數(shù)據(jù)融合在目標檢測中起到的作用,并對相關算法進行仿真分析。然后,針對現(xiàn)存算法在低信噪比下,檢測性能無法滿足要求的情況。本文提出了具有本地投票判決的掃描統(tǒng)計算法(SSLV)。通過在掃描統(tǒng)計之前進行本地投票的操作,可以有效地提升網(wǎng)絡的檢測性能。由于執(zhí)行了本地投票,傳統(tǒng)掃描統(tǒng)計的全局虛警概率表達式不再適用于SSLV。所以在文中利用Haiman定理為全局虛警概率推導了新的表達式。本地投票還使得檢測到目標的傳感器分布變得更加集中。這為在SSLV算法中加入可變步長參數(shù)提供了更好的契機。在掃描統(tǒng)計的過程中,根據(jù)統(tǒng)計的結果動態(tài)地調(diào)節(jié)步長參數(shù)的大小。通過仿真驗證了引入步長參數(shù)的SSLV在不損失網(wǎng)絡檢測性能的前提下縮短了掃描時間。這就在連續(xù)和非連續(xù)掃描統(tǒng)計算法中找到了平衡點。最后,由于目標檢測系統(tǒng)中的能量只會不斷地減少,如何有效降低網(wǎng)絡能量開銷的協(xié)議一直是研究的另一個重點。對靜態(tài)匯聚節(jié)點來說,距離匯聚節(jié)點較近的節(jié)點由于過多的中繼數(shù)據(jù)而過快死亡。所以本文提出了基于可用能量的移動匯聚節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。整個網(wǎng)絡在部署后按照虛擬網(wǎng)格進行劃分。各個傳感器根據(jù)自己的位置確定所處的網(wǎng)格編號。當傳感器檢測到目標后,它會主動發(fā)送消息給所處網(wǎng)格中的簇頭節(jié)點。簇頭節(jié)點通過網(wǎng)絡中的其他簇頭以多跳的方式將數(shù)據(jù)轉發(fā)到移動匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點綜合考慮存活簇頭節(jié)點的位置和可用能量,周期性地在網(wǎng)絡中移動以均衡網(wǎng)絡的能量開銷。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

ＷＳＮ中的資源是一定的，隨著網(wǎng)絡的運行資源只會不斷的減少，這就使得??ＷＳＮ的應用受到極大的限制。ＷＳＮ中冗余數(shù)據(jù)的傳輸是能量損耗的最主要原因。??如何有效地減少這些數(shù)據(jù)的傳輸也成了重要的研究內(nèi)容之一。而數(shù)據(jù)融合恰恰可??以壓縮網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)量，減少能耗的同時也延長了整個系統(tǒng)的工作時間。??２．１無線傳感網(wǎng)絡??ＷＳＮ是一種由分布式自組織設備組成的網(wǎng)絡，這些設備可以共同地感知監(jiān)控??物理區(qū)域或環(huán)境［１＿２］。ＷＳＮ可以適用于很多的應用，如環(huán)境監(jiān)管、生物識別、自然??災害的預測和檢測、醫(yī)療監(jiān)控、結構健康等。ＷＳＮ利用小體積的傳感器密集地部??署在大范圍區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)遠程操作。這些傳感器價格低廉且都是一次性的。正是由于??低廉的價格導致傳感器的硬件水平非常低，限制了它在很多應用中的發(fā)展。在大多??數(shù)應用中，傳感網(wǎng)絡都會按簇劃分，傳感器節(jié)點都可以選擇性地扮演簇頭的角色。??普通節(jié)點用于檢測數(shù)據(jù)，而簇頭節(jié)點在檢測數(shù)據(jù)的同時還起到轉發(fā)數(shù)據(jù)的作用。但??是，對于一些小型網(wǎng)絡，有些應用中可能整個網(wǎng)絡中就只有一個簇和一個匯聚節(jié)點。??隨著ＷＳＮ的發(fā)展，也出現(xiàn)了一些新的結構，比如多個匯聚節(jié)點，移動節(jié)點等。??

信息／數(shù)據(jù)融合??圖２－２各個概念之間關系??數(shù)據(jù)融合中有很多相類似的概念。圖２－２列出了一些概念并通過文氏圖的方式??將它們進行區(qū)分。從圖中可以觀察到，數(shù)據(jù)融合和信息融合可以按相同的意義處理。??數(shù)據(jù)合成的定義是能夠感知、管理數(shù)據(jù)并減少數(shù)據(jù)量的操作。所以它是數(shù)據(jù)融合的??一個子集。而傳感器融合很明顯限定了數(shù)據(jù)的來源，它表示融合的數(shù)據(jù)從傳感器而??來。傳感器融合既屬于多傳感器合成也屬于數(shù)據(jù)融合，所以它位于兩者的交集中。??２．２．１數(shù)據(jù)融合的結構??為了更好地設計數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，需要了解它的結構和模型作為指導。這些模型??對規(guī)范指導、提案以及數(shù)據(jù)融合的使用都是非常有用的。數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的模型和結??構可以根據(jù)融合過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不同意義進行劃分。這小節(jié)將根據(jù)信息系統(tǒng)管??理信息的等級來明確各個模塊的功能。??在融合研究領域，ＪＤＬ模型是運用最為廣泛的。它起源于美國的聯(lián)合指導實驗??室（ＪＤＬ）以及美國防御小組（ＤｏＤ）。模型由５個處理等級，一個相關的數(shù)據(jù)庫，一??個連接所有組件的信息連通塊組成［２５１。它的結構如圖２－３所示。??源：數(shù)據(jù)源的主要作用是提供數(shù)據(jù)，它的來源非常豐富，視具體的應用不同而??所不同。??１０??

＾信息／數(shù)據(jù)融合??圖２－２各個概念之間關系??數(shù)據(jù)融合中有很多相類似的概念。圖２－２列出了一些概念并通過文氏圖的方式??將它們進行區(qū)分。從圖中可以觀察到，數(shù)據(jù)融合和信息融合可以按相同的意義處理。??數(shù)據(jù)合成的定義是能夠感知、管理數(shù)據(jù)并減少數(shù)據(jù)量的操作。所以它是數(shù)據(jù)融合的??一個子集。而傳感器融合很明顯限定了數(shù)據(jù)的來源，它表示融合的數(shù)據(jù)從傳感器而??來。傳感器融合既屬于多傳感器合成也屬于數(shù)據(jù)融合，所以它位于兩者的交集中。??２．２．１數(shù)據(jù)融合的結構??為了更好地設計數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，需要了解它的結構和模型作為指導。這些模型??對規(guī)范指導、提案以及數(shù)據(jù)融合的使用都是非常有用的。數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的模型和結??構可以根據(jù)融合過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不同意義進行劃分。這小節(jié)將根據(jù)信息系統(tǒng)管??理信息的等級來明確各個模塊的功能。??在融合研究領域，ＪＤＬ模型是運用最為廣泛的。它起源于美國的聯(lián)合指導實驗??室（ＪＤＬ）以及美國防御小組（ＤｏＤ）。模型由５個處理等級，一個相關的數(shù)據(jù)庫，一??個連接所有組件的信息連通塊組成［２５１。它的結構如圖２－３所示。??源：數(shù)據(jù)源的主要作用是提供數(shù)據(jù)，它的來源非常豐富，視具體的應用不同而??所不同。??１０??
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本文編號：2853570