基于无线传感器网络的移动数据库的研究

摘要

无线传感器网络具有布线成本低、监测精度高、容错性好、可远程监控、便于诊断与维护等众多优点，在军事、生态环境保护、工程监测和医疗卫生等领域有着广阔的应用前景，其根本任务是准确获取物理世界的有价值信息。如今，人们可以使用PDA、手机等移动终端来共享网络数据(移动计算模式--ComputingAnvwhere)，逐步走出固定有线网络的局限，正在步入一个无论在何时、何地都能获取和处理信息的移动计算时代。移动数据库系统可以支持移动用户在多种网络条件下有效的访问所需数据，完成数据查询和事务处理，通过移动数据库的复制/缓存技术或者数据广播技术，即使在断接的情况下用户也可以继续访问所需数据，这使得移动数据库系统具有高度的可用性。 本文根据无线传感器网络数据的特点，设计了一种基于无线传感器网络的移动数掘库系统WsnMDB(Mobile Database based on Wireless sensor network)，移动用户可以随时随地的获取传感器网络的信息。 首先，本文对无线传感器网络进行简要的介绍，比较了传感器网络数据管理与分布式数据库，对传感器网络数据管理系统结构进行了阐述。接着，研究讨论了无线传感器网络数据管理技术。详细研究了无线传感器网络的数据存储与查询技术、数据融合技术，着重讨论了查询处理、查询优化和网内数据融合技术。然后，本文设计了一种基于无线传感器网络的移动数据库系统WsnMDB。WsnMDB系统是根据无线传感器网络数据的特点设计的，是一种移动数据库，移动用户可以随时随地查询无线传感器网络数据。给出了WsnMDB的体系结构及各层的功能模块，介绍了每层运行的软件平台，对Java虚拟机移植到嵌入式ARM板做了详细的介绍，分析了数据库查询语言。最后，设计了WsnMDB系统。设计实现WsnMDB系统的移动客户端、汇聚节点处移动数据库服务器端和无线传感器网络普通节点端。其中重点设计汇聚节点处移动数据库服务器端的查询管理器、存储模块和同步模块。在设计存储模块时，采用无线传感器网络历史数据流的存储方法，对数据流历史数据采取抽样存储与聚集值存储相结合的管理方式。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题的研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容与结构

第二章无线传感器网络数据管理

2.1无线传感器网络的简介

2.1.1无线传感器网络的网络架构和节点组成

2.1.2以数据为中心的传感器网络

2.1.3传感器网络数据管理与分布式数据库的比较

2.1.4数据管理系统结构

2.2无线传感器网络数据存储与查询

2.2.1感知数据中心存储技术

2.2.2查询处理技术

2.2.3数据查询过程

2.2.4查询的优化

2.3无线传感器网络数据融合技术

2.3.1网内数据融合

2.3.2数据分发策略

2.3.3网内处理

2.3.4数据库的数据聚合

第三章 WsnMDB的体系结构

3.1 WsnMDB的体系结构

3.1.1无线传感器网络节点端功能模块

3.1.2汇聚节点处移动数据库服务器端功能模块

3.1.3移动客户端功能模块

3.2 Java虚拟机的移植

3.2.1 J2ME平台

3.2.2 KVM虚拟机

3.2.3移植过程

3.2.4 MIDP移植

3.3 TinyOS操作系统

3.4 Nesc

3.5无线传感器网络数据库查询语言

第四章 WsnMDB系统的设计

4.1移动客户端

4.2汇聚节点服务器端

4.2.1主要的Java类分析

4.2.2查询管理器的设计

4.2.3通信接口层

4.2.4存储模块的设计

4.2.5同步管理模块

4.3传感器节点端

4.3.1传感器模式管理器

4.3.2查询处理模块

4.3.3存储模块

4.3.4网络模块

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

攻读学位期间参加的科研项目

致谢