基于數(shù)據(jù)融合的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)綜合了傳感器、嵌入式計(jì)算以及無(wú)線通信等技術(shù),是多學(xué)科交叉形成的新興前沿研究領(lǐng)域。WSN具有節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、能量受限、數(shù)據(jù)冗余等特性,如何降低WSN數(shù)據(jù)傳輸流量、減少能耗、提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和傳輸效率是WSN所面臨的重要挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)融合技術(shù)正是以減少冗余數(shù)據(jù)、提高數(shù)據(jù)收集效率、降低通信流量、節(jié)省能量、增強(qiáng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、獲取綜合性信息為目的,這就使得數(shù)據(jù)融合技術(shù)成為當(dāng)前WSN研究

2、的重要課題之一。
　　本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容,以鎢礦尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為背景,綜合數(shù)據(jù)融合和網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議的優(yōu)勢(shì),提出基于數(shù)據(jù)融合的異構(gòu)能量均衡(Heterogeneous Energy Balancing,簡(jiǎn)稱HEB)路由協(xié)議。本論文主要研究工作包括:
　　(1)綜述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究現(xiàn)狀。針對(duì)WSN中的典型路由結(jié)構(gòu)進(jìn)行的分析和比較,發(fā)現(xiàn)WSN中的層次路由結(jié)構(gòu)具有反應(yīng)速度快、可擴(kuò)展性好、便

3、于管理、有利于分布式算法應(yīng)用、適合于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的特點(diǎn)。通過對(duì)LEACH路由協(xié)議的分析,指出了LEACH協(xié)議存在不足,以及WSN中簇頭分布、簇頭數(shù)目、簇頭選擇方式、簇頭數(shù)據(jù)融合能力和方式都會(huì)影響WSN的網(wǎng)絡(luò)性能。
　　(2)對(duì)于數(shù)據(jù)融合算法,本論文提出了一種層次數(shù)據(jù)融合方法,包括低層次數(shù)據(jù)融合和高層次數(shù)據(jù)融合。低層次數(shù)據(jù)融合采用格拉布斯準(zhǔn)則和順序加權(quán)算法,可以對(duì)故障節(jié)點(diǎn)或惡意節(jié)點(diǎn)發(fā)送的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)融合。

4、高層次數(shù)據(jù)融合是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),克服了鎢礦尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中浸潤(rùn)線參數(shù)測(cè)量困難的問題。通過與平均值算法、高斯型加權(quán)算法比較,仿真結(jié)果表明,本文融合算法的融合效率更高,得到的信息更準(zhǔn)確。
　　(3)對(duì)于路由算法,針對(duì)LEACH路由協(xié)議存在的不足,對(duì)LEACH路由協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn),提出了HEB路由協(xié)議。該協(xié)議優(yōu)化了簇頭節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、簇頭的選擇以及數(shù)據(jù)傳輸路徑,使簇頭的選擇、數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂礁鼮楹侠?網(wǎng)絡(luò)的能耗更加均衡。
　　(4)將