无线传感器网络数据融合技术及应用研究

摘要

随着通信、嵌入式计算和传感器技术的飞速发展和日趋成熟，具备感知、计算和通信能力的微型传感器在世界范围内开始涌现。由这些微型传感器组成的以无线的方式进行通信的无线传感器网络吸引了人们的高度关注。这种无线传感器网络能够通过协作的方式实时监测、感知和采集WSN网络分布覆盖区域内的各种环境或监测目标的信息，并将这些信息传送给需要这些信息的用户。然而，构成无线传感器网络的传感器节点的能量是有限的，因此，待能量耗尽无线传感器网络也就不能给用户提供服务。
　　为了提高网络的生命期，就需要高效利用有限的传感器节点能量，而数据融合技术就是对传感器获取的数据进行处理，以减少网络数据量、获取详尽、准确的数据为目的。因此，无线传感器网络中的数据融合技术便成为了重要研究课题。
　　本文深入分析了现有的基于静态分簇和动态分簇数据融合机制，以及定向扩散路由中的数据融合和基于分层结构的数据融合技术，针对这些数据融合机制存在问题，在此基础上提出了静动态分簇相结合的数据融合及一种基于层次结构的能量均衡数据融合机制。最后，还对实验平台进行了介绍，并研究了无线传感器网络数据融合技术在煤矿设备现场诊断系统数据采集中的应用，达到了预期的效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 论文的研究内容及安排

2 无线传感器网络及数据融合技术

2．1 无线传感器网络概述

2．1．1 无线传感器网络的起源

2．1．2 无线传感器网络的特征

2．1．3 无线传感器网络的特点

2．2 数据融合技术

2．2．1 数据融合的概念

2．2．2 数据融合研究的主要内容

2．2．3 无线传感器网络数据融合的必要性

2．2．4 无线传感器网络数据融合的技术挑战

2．3 数据融合方法

2．4 数据融合的分类

2．4．1 根据融合前后数据的信息含量划分

2．4．2 根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分

2．4．3 根据融合操作的级别划分

2．5 无线传感器网络的数据融合策略

2．5．1 基于路由的数据融合

2．5．2 基于树的数据融合

2．5．3 基于分簇的数据融合

2．5．4 基于移动代理的数据融合

2．6 本章小结

3 静动态分簇相结合的数据融合

3．1 静态分簇网络和动态分簇网络

3．1．1 静态分簇网络

3．1．2 动态分簇网络

3．2 静动态分簇相结合的数据融合

3．2．1 建立网络模型

3．2．2 数据融合

3．3 性能评价

3．3．1 理论分析

3．3．2 实验分析

3．4 本章小结

4 一种基于层次结构的能量均衡数据融合技术

4．1 定向扩散路由中的数据融合技术

4．2 基于分层结构的数据融合技术

4．3 一种基于层次结构的能量均衡数据融合技术

4．3．1 网络模型的建立

4．3．2 数据融合模型结构

4．3．3 数据融合过程

4．3．4 算法实现

4．4 本章小结

5 实验分析与应用

5．1 实验平台介绍

5．2 数据融合技术在煤矿设备现场诊断中的应用

5．2．1 传感器采集流程

5．2．2 实验测试

5．3 实验程序与结果分析

5．3．1 实验程序

5．3．2 实验结果分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果