面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壓縮與成簇算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事和民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，是目前一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源非常有限，其首要設(shè)計(jì)目標(biāo)是能源的高效使用。如何節(jié)約通信能耗并保證采集數(shù)據(jù)的可靠性，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題。數(shù)據(jù)壓縮算法利用數(shù)據(jù)間的相關(guān)性去除冗余數(shù)據(jù)，對降低網(wǎng)絡(luò)通信能耗具有十分重要的意義。同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種大規(guī)模分布式的自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茖?shù)據(jù)壓縮算法影響很大。本文主要從數(shù)據(jù)壓縮算法和網(wǎng)絡(luò)成簇算

2、法兩個(gè)方面展開研究，主要工作如下：
　　 一、以普通小波壓縮算法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于小波的魯棒壓縮算法。針對普通小波壓縮算法的丟包敏感問題，做出了三點(diǎn)改進(jìn)：數(shù)據(jù)包排序、對小波量化系數(shù)進(jìn)行二元編碼和數(shù)據(jù)還原邏輯推斷機(jī)制。通過上述三點(diǎn)改進(jìn)，算法將數(shù)據(jù)包地址信息和序號信息進(jìn)行了融合，提高了數(shù)據(jù)壓縮效率，在數(shù)據(jù)還原時(shí)恢復(fù)了部分丟失數(shù)據(jù)信息，提高了算法的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，和普通小波壓縮算法相比，基于小波的魯棒壓縮算法在壓縮

3、比、還原率及均方差性能上均有所提高。
　　 二、分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成簇算法對數(shù)據(jù)壓縮的影響。針對網(wǎng)絡(luò)整體能耗最優(yōu)化問題，建立了一個(gè)非線性整數(shù)規(guī)劃模型，進(jìn)而提出一種近似最優(yōu)、低復(fù)雜度的啟發(fā)式簇頭選舉算法。在此基礎(chǔ)上，提出一種分布式的、基于聚合收益的動態(tài)成簇算法，可分布式實(shí)現(xiàn)該簇頭選舉算法并進(jìn)行成簇。理論分析和實(shí)驗(yàn)仿真表明，基于聚合收益的動態(tài)成簇算法能較好地解決節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡問題，提高網(wǎng)絡(luò)能耗效率，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。