基于无线传感器网络LEACH路由协议的数据融合算法研究

摘要

在无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)中,传统的数据传输方法是将每个传感器节点采集的数据都发送到汇聚节点。但是,考虑到WSN中节点分布的密集性以及相邻节点采集的数据之间存在较高的相关性,这样的数据传输方式必然会导致网络中存在大量的冗余数据,给网络带来不必要的能量消耗。因此,可以考虑在无线传感器网络中引入数据融合技术来消除网络中的冗余数据,降低网络的能量消耗。其中,网络通信所消耗的能量在整个传感器网络的能量消耗中占了很大的比重。因此,现在很多学者已经开始研究在无线传感器网络的路由协议中引入数据融合技术。
　　 本文在对无线传感器网络以及现有的一些基于WSN路由协议的数据融合算法分析和研究的基础上,以层次型路由协议LEACH协议为研究模型,提出了一种改进的分层式数据融合算法和数据融合模型。该分层数据融合算法的主要思想:把采集数据从传感器节点传送至汇聚节点的传输过程划分为三个层次,然后,根据每层接收数据的不同特点,相应地采取不同的数据融合算法。对于簇内成员节点获得的采集数据,采用求均值的方法,从数据源就减少数据的通信量;对于簇首节点获取簇内各成员节点的数据,考虑到各成员节点采集数据的可信程度和精确度不一样,采用基于模糊学的数据融合算法,有区别地接收各成员节点的数据;簇首向sink节点发送数据的过程消会消耗比较多的能量,在该过程将采用阈值估计机制进行数据融合。通过这三层的层层数据融合,将能够有效地消除网络中的冗余数据,节省节点能耗,从而延长WSN的生命周期。最后,通过使用NS-2进行仿真分析,也证实了该分层数据融合算法的优越性。