无线传感器网络中数据流过滤技术的研究

摘要

随着数字电路、无线通信等技术的发展，无线传感器网络技术已在许多应用领域获得越来越广泛和深入的应用。传感器网络是由分布在不同区域的大量节点组成，每个传感器每隔一定时间向接收器发送感知到的数据。传感器网络中的每个节点都可以看作是数据源，不断地产生数据给接收器，以供用户查询或进一步数据处理。然而，大多数传感器的应用受到能量有限性的限制，因此，耗费大量能量传送传感器感知到的全部的数据，对于大多数应用是不必要的。针对此问题，提出一种基于模式序列分类的数据流过滤技术。在保证一定的精度的情况下，减少数据的传输量，达到节省能耗的目的。 分析了无线传感器网络中数据流的分布特点，发现传感器感知的大部分数据符合特定的模式。针对这一特性，提出了基于模式序列的数据过滤技术。首先，基于模式序列的数据流过滤技术对当前采集的数据片段进行近似匹配，如果找到匹配序列，则仅仅上传相应的模式序列序号，而不必上传所有的数据流片段。这样就减少了数据的传输量，节省了传感器的能量消耗。 为了提高模式匹配效率，提出了有效的方法来对模式序列进行分类，构造了查询树。查询树可以过滤一些模式序列，不用进行相似性比较，减少相似查找的复杂度。在相似序列的查找过程中，提出了基于跳动窗口的相似序列查询，使窗口在滑动的过程中，每次滑动的距离更长，从而提高了查询效率。 实验和分析证明，提出的无线传感器网络中数据流的过滤方法优于其它数据过滤方法。

目录

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声明

第一章 绪论

1.1无线传感器网络介绍及基本概念

1.2无线传感器网络的发展

1.3无线传感器网络中的数据流特点

1.4问题的提出

1.5组织结构

第二章 相关工作

2.1数据流系统回顾

2.1.1 STREAM系统

2.1.2 AURORA系统

2.1.3 TelegraphCQ系统

2.2无线传感器网络中的能量研究

2.3针对无线传感器网络的节能策略

2.3.1基于分布式数据流连续查询的自适应过滤方法

2.3.2基于卡尔曼过滤得自适应的流资源管理系统

2.3.3压缩历史数据的节能方法

2.3.4其它节能策略

2.4本章小结

第三章 问题定义

3.1无线传感器网络中的分布式数据流模型

3.2系统结构设计

3.2.1模式序列

3.2.2集中处理器

3.2.3分布式处理器

3.3本章小结

第四章 基于模式序列的数据流过滤技术

4.1基于相似序列的数据过滤

4.2相似序列度量

4.2.1模式序列的存储

4.2.2基于窗口的相似序列过滤原理

4.3窗口设计

4.3.1窗口分类

4.3.2滑动窗口

4.4本章小结

第五章 近似模式序列匹配技术

5.1模式序列的查询模块

5.1.1模式序列分类

5.1.2查询处理模块设计

5.1.3查询树

5.2基于连续滑动窗口的相似序列查询

5.3基于跳动窗口的相似序列查询

5.4本章小结

第六章 实验与分析

6.1实验数据集分析

6.2实验对比结果

6.2.1实验衡量标准

6.2.2不同阀值的影响

6.2.3与其他过滤方法的对比与分析

6.3模式序列匹配算法的有效性分析

6.4本章小结

第七章 结束语

参考文献

致谢

攻硕期间参加的项目及发表的论文