基于SOM的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息融合技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱(chēng)WSN)集成了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)。它是一種全新的計(jì)算模式，是繼因特網(wǎng)之后將對(duì)21世紀(jì)人類(lèi)生活方式產(chǎn)生重大影響的IT熱點(diǎn)技術(shù)。因特網(wǎng)改變的是人與人之間交流、溝通的方式，而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與物理世界融合在一起，改變的是人與自然交互的方式。 自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)(Self-Organizing Feature

2、 Map，簡(jiǎn)稱(chēng)SOM網(wǎng)絡(luò))是由芬蘭赫爾辛基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家Kohonen于1982年首次提出的。它是競(jìng)爭(zhēng)型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，也稱(chēng)為Kohonen網(wǎng)絡(luò)。從本質(zhì)上說(shuō)，是希望解決有關(guān)外界信息如何在人腦中自組織地形成概念的問(wèn)題。自組織映射網(wǎng)絡(luò)是一種具有聚類(lèi)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以作為狀態(tài)估計(jì)的一種新模型。 信息融合能將來(lái)自多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息加以聯(lián)合、相關(guān)和組合，剔除冗余信息，獲得互補(bǔ)信息，并對(duì)傳送信息的重要程度進(jìn)行適時(shí)的完整評(píng)價(jià)。信息融合技

3、術(shù)應(yīng)用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，可以在匯聚信息的過(guò)程中減少信息傳輸量，提高信息的精度、可信度以及網(wǎng)絡(luò)收集信息的整體效率。 本文從信息融合的本質(zhì)出發(fā)，系統(tǒng)化地研究了基于SOM的信息融合技術(shù)。對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息融合理論與技術(shù)進(jìn)行了深入的剖析，主要工作如下： (1)總結(jié)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的特點(diǎn)，討論了關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些研究熱點(diǎn)問(wèn)題和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系。 (2)系統(tǒng)地研究了信息融合理論，從定義、體系結(jié)構(gòu)、分

4、類(lèi)、算法實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用領(lǐng)域等方面詳盡地進(jìn)行了闡述和分析。真正從用戶(hù)角度出發(fā)考慮信息融合需求，將融合種類(lèi)劃分為三類(lèi)：面向節(jié)點(diǎn)、面向區(qū)域、面向網(wǎng)絡(luò)。接著引入軟件工程中類(lèi)的思想，把用于不同類(lèi)別的融合方法和信息類(lèi)型封裝，可實(shí)現(xiàn)不局限于具體背景的應(yīng)用。然后給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于IM，(統(tǒng)一建模語(yǔ)言)的信息融合框架。 (3)提出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于SOM的信息融合系統(tǒng)原型，采用MATLAB實(shí)現(xiàn)了該信息融合系統(tǒng)。系統(tǒng)包括讀取數(shù)據(jù)模塊，融合

5、預(yù)處理模塊，信息融合模塊，查看歷史信息模塊。實(shí)驗(yàn)證明該信息融合系統(tǒng)在煤礦環(huán)境安全監(jiān)測(cè)方面有很好的效果。另外，系統(tǒng)采用文字與圖形表示結(jié)合使用的方法，使融合結(jié)果更形象直觀。 綜上，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息融合技術(shù)用于處理海量信息，減少信息冗余以及信息傳送量，降低了能量消耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)使用壽命?；赟OM的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息融合系統(tǒng)可同時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)中同質(zhì)和異質(zhì)信息，估計(jì)網(wǎng)絡(luò)所監(jiān)測(cè)環(huán)境的整體狀態(tài)，并能給予智能決策上的輔助，這對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用方