基于无线传感器网络的网内数据融合
无线传感器网络中的协同感知与信息融合
无线传感器网络中的协同感知与信息融合无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）是由大量分布在特定环境中的无线传感器节点组成的网络。
这些传感器节点能够自动感知环境中的各种物理量，并将感知到的数据通过网络进行传输和处理。
WSNs 在各个领域都有广泛应用，如农业、环境监测、智能交通等。
在WSNs中，协同感知与信息融合是实现高效、准确数据处理和分析的重要手段。
协同感知是指通过相互协作，使传感器网络能够更全面、准确地感知环境。
传统的传感器网络采用分散式的感知方法，每个节点独立地感知并传输数据，这种方式需要耗费大量的能量和带宽。
而协同感知则采用多个节点之间相互合作的方式，通过数据融合和任务分解的方式，提高传感器网络的整体感知性能。
协同感知的核心是数据融合，即将多个节点感知到的数据进行整合和分析，得到更全面、准确的环境信息。
数据融合可以分为两个层面，即低层和高层的数据融合。
低层数据融合是指将多个节点感知的原始数据进行整合和处理，消除噪声和异常值，提高数据的准确性和可用性。
高层数据融合则是将低层融合后的数据进行进一步分析和处理，提取环境中的有用信息，并进行最终的决策和推理。
在协同感知中，信息的融合需要考虑多个因素，如节点之间的能量消耗、传输带宽和网络拓扑等。
为了提高能量利用效率，可以采用分层的数据融合策略，将数据处理和传输分为多个层次进行，避免不必要的数据传输和处理。
同时，可以采用自适应的融合算法，根据网络的动态变化和节点的能量状况，灵活调整数据融合的策略和算法，从而实现更高效的信息融合。
协同感知与信息融合的目标是实现更精确、可靠的环境感知和决策。
通过协同感知和数据融合，可以提高传感器网络的整体性能，减少能量和带宽的消耗，并提高感知数据的准确性和可用性。
协同感知和数据融合技术在农业领域的应用中有着重要的作用。
例如，农业领域的传感器网络可以用来监测土壤湿度、气象条件和作物生长状态等，通过协同感知和数据融合，可以及时发现农田中的问题，并针对性地采取措施，提高农作物的产量和质量。
无线传感器网络的数据融合技术及其应用
数据 融 合 是ＷＳ Ｎ中非 常 重要 的一 项 技 术 ．也 是 目前 的一 个研 究 热 点 ｌ。该 技 术通 过 一 定 的算 法 将 传 感 器 节点 采 集 的 ２ ｌ 大量 原 始 数据 进 行 各 种 网 内处 理 ， 除其 中的 冗余 信 息 。 将 去 只 少量 的有 意 义 的处 理 结 果传 输 给 汇 聚 节 点 。数 据 融合 技 术 能 有 效 地 减少 网络 中的数 据传 输 量 ，从 而节 省 传 感 器节 点 的 能 量 ， 长 无 线传 感 器 网络 的生命 期 。 延 ３无线 传 感器 网络 的数 据 融 合技 术 ． 数 据 融 合 技 术 涉 及 到 检 测 技 术 、 号 处 理 、 策 论 、 确 信 决 不 定 性 理 论 、 计 理 论 、 优化 技 术 、 经 网络 和 人 工 智 能 等 众 估 最 神 多学 科 领 域 。 很 多 学者 从 不 同角 度 出发 。提 出 了 多种 数 据 融合 技 术 方 案 。从 技 术原 理 角 度 ． 分 为假 设 检 验 型 数 据融 合 、 波 跟 踪 可 滤 型数据融合 、 聚类 分析 型数 据 融 合 、 式 识 别 型 数 据 融 合 、 模 人 工 智 能 型数 据 融 合等 。 据 融合 的规 则 ， 分 为依 赖 于应 用 的 根 可 数 据 融合 、 独立 于 应 用 的 数据 融 合 、 基于 分 布 式数 据 库 的数 据 融 合 引、 于 中心 的数 据 融合 ． 等 。按对 数 据 的处 理 方式 。 基 等 可 分 为像 素 级 融 合 、特 征 级 融 合 和决 策 级 融 合 。从 融 合 方 法来 图片、 字体 选 择得 当 、 小 合适 。 色搭 配 要 合 理 ， 景 与前 景 大 颜 背 对 比要 明 显 ， 尽 可能 地 给学 生 创 造一 个 简 洁美 观 的界 面 。 要
无线传感器网络中的数据融合技术
无线传感器网络中的数据融合技术在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络已经成为了众多领域中不可或缺的一部分。
从环境监测到工业控制，从医疗保健到智能家居，无线传感器网络凭借其能够实时感知和收集大量数据的能力，为我们的生活和工作带来了极大的便利。
然而，随着传感器节点数量的不断增加以及数据量的急剧增长，如何有效地处理和利用这些海量数据成为了一个亟待解决的问题。
数据融合技术的出现，为解决这一问题提供了有效的途径。
无线传感器网络通常由大量分布在监测区域内的传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式相互连接，共同完成对目标区域的监测任务。
每个传感器节点都能够感知周围环境的各种物理现象，如温度、湿度、压力、光照等，并将感知到的数据发送给其他节点或汇聚节点。
由于传感器节点的资源有限，包括能量、计算能力和存储空间等，因此在数据传输过程中需要尽可能地减少数据量，以延长网络的生命周期。
数据融合技术正是通过对多个传感器节点采集到的数据进行综合处理和分析，去除冗余和错误的数据，提取有用的信息，从而达到减少数据量、提高数据准确性和可靠性的目的。
数据融合技术可以在传感器网络的不同层次上实现，包括节点级、簇级和网络级。
在节点级数据融合中，传感器节点在本地对采集到的数据进行预处理，如数据压缩、滤波等，然后再将处理后的数据发送出去。
这种方式可以减少节点的通信开销，但由于节点的计算能力有限，处理效果可能不太理想。
簇级数据融合则是将传感器节点划分为若干个簇，每个簇内选举一个簇头节点，簇内节点将采集到的数据发送给簇头节点，由簇头节点进行融合处理后再发送给汇聚节点。
网络级数据融合则是在整个网络范围内对数据进行融合处理，这种方式需要较高的计算能力和通信开销，但能够获得更好的融合效果。
在数据融合过程中，常用的融合方法包括加权平均法、卡尔曼滤波法、贝叶斯估计法等。
加权平均法是一种简单有效的融合方法，它根据各个传感器节点的可靠性和重要性为其采集到的数据赋予不同的权重，然后进行加权平均得到融合结果。
无线传感器网络的数据聚合算法研究
无线传感器网络的数据聚合算法研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由大量分布在监测区域内的传感器节点组成的网络系统，用于实时收集和传输环境中的信息。
随着无线传感器网络的发展和应用范围的扩大，数据聚合算法作为无线传感器网络中的关键技术之一，也受到了广泛关注。
本文将重点研究无线传感器网络的数据聚合算法，探讨其原理、应用和未来发展方向。
一、数据聚合算法的概述数据聚合是指将无线传感器网络中多个节点收集的分散数据进行合并、编码和汇总，以减少网络中的数据冗余，降低能耗和通信负载。
数据聚合算法在无线传感器网络中起到了至关重要的作用，它能够在保证数据准确性的前提下，提高网络的整体效率和性能。
二、数据聚合算法的原理数据聚合算法的原理主要包括数据收集、数据融合和数据汇总三个阶段。
1. 数据收集阶段数据收集阶段是指无线传感器网络中的节点根据预先设定的采样间隔主动收集和感知环境中的各种数据。
在数据收集过程中，每个节点都会根据自身的传感器类型和采样任务，以一定的频率进行数据采集，并将采集到的数据存储在本地缓存中。
2. 数据融合阶段数据融合阶段是指无线传感器网络中的节点将其存储在本地缓存中的数据进行编码和融合。
在数据融合过程中，节点可以通过时空相关性检测、数据压缩和数据过滤等方式，对采集到的数据进行处理和优化，以降低数据冗余。
3. 数据汇总阶段数据汇总阶段是指无线传感器网络中的节点将经过编码和融合的数据通过无线通信方式传输到网络中的汇聚节点。
在数据汇总过程中，汇聚节点可以通过抽样、加权和剪枝等方式对接收到的数据进行进一步处理和筛选，以提高数据的准确性和可靠性。
三、数据聚合算法的应用数据聚合算法在无线传感器网络中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 环境监测无线传感器网络经常被应用于环境监测领域，例如气象监测、水质监测等。
数据聚合算法可以将多个节点采集到的同类型数据进行融合和汇总，从而得到更准确、可靠的环境监测结果。
无线传感器网络数据融合技术的研究
第９ 期下
无线传感器 网络数据融合技术的研 究
欧阳春 林 湖南省湘 西州技工学校 湖南 ４６０ １０ ０
【 要 】本 文首 先讨论 无 线传感 器 网络数 据 融合 算法 的设 计原 则和性 能评 估方 法 ，引入 了融合 代价 的概念 ，并强调 无 线传感 器 网 摘 络数据 融合 算 法必须 与 具体 的应用 背景 相结 合 ； 最后 重点讨 论 了几种数 据 融合 的相 关算 法 ：节点 源数据 聚类 方法 、 自适应加 权 融合 算 法 、秩 滤波技 术 、以及基 于 Ｄｓ 据 理论 的融合 算 法 ，然后在 此基 础 上提 出将 秩 滤 波技 术与 自适应 加 权相 结合 的融合 算 法 ，以及将 Ｄ ｓ —证 — 证据理论与 自 适应加权相结合的融合算法，并通过仿真对几种算法进行 了比较结果表明本文算法在容错能力方面占有 明优势 。 【 键词 】 无线传 感 器 网络 数据 冗余 数 据 融合 融合 代价 关
Ｍａ ａｉ ，０ ２ ０８： ２ １ ． ｇｚ ｅ ０ ， （ １ ｎ２ ４ ） １４ ０
【】 Ｃ ｌ ｒＤ，ｓｒｎ Ｄ Ｓｒ ａ ｔ ｖ ０ｖ ｒ ｉｗ ｆＳ ｎ ｏ ２ ｕｌ Ｅ ｔｉ ，ｔｖ ｓａ ａＭ． ｅ ｖｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ
杂度为 ｌｇ 。因此 ，秩滤波 的总的时间复杂度低 于 （ ＋ｌｇ ） ｏ２ ２ ｏ２
远低于 自适应加权融合算法 。当被剔 除的异 常噪声点较少时，新算法
的时间复杂度会略高于 自 适应加权 融合算法 ；反之，当被剔除的异常
将物理对 象或 者抽象 对象的集合，分组成为多个类 ，其 中每个 类由具 有 相似 性质的对 象组成。无线传感器 网络 中，分布式数据聚类 技术往 往 与数据融合算法结合在一起 。 无线传感 器网络 中，数据源分 布在 网络环 境下，将这些数据采 集 到一个 中心位 置并非最佳选择，其可扩展性不好 ，而且 将数据集中起 来进 行聚类也很难实现。 由于无线传感器 网络只 允许相 邻的传感器节 点之间进行通 信，因此数据分析算法也要 以同样 的方 式进行通信。 目 前，已有的聚类算法主要包括分布式聚类 、数据 流聚类 等。下面将对 常用 的聚类技术进行讨论与分析 。
无线传感器网络中的数据融合应用研究
Ｖ０ ． ５ ＮＯ． １２ ６
萍乡高 等专科 学校学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＰ ｎ ｘａ ｇ Ｃｏｌｇ ｏ ｒ ａ ｉｇ ｉｎ ｌ ｅ ｏ ｅ
２０ 年 １ 月 ０８ ２
Ｄｅ ．２ ８ ｃ ００
无 线 传 感 器 网 络 中 的数 据 融 合 应 用 研 究
ａ ｇｒ ｇａ ｉｎ ｒ ｔｎｇ ＶＳ ｐ ｉ ｏ ｐ ｉ ｔ ｒ ｕｔｎｇ） ｇ ｅ ｔｏ ｏｕ ｉ ｏ ｎｔｔ ｏ ｎ ｏ ｉ
收 稿 日期 ：０ ８ Ｏ ｌ ２ ０ —１ — ５ 作者简介 ： 张龙 滨 （９ １ ） 男， １８ 一 ， 江西 萍 乡人 ， 读 硕 士 ， 师 ， 在 讲 主要 从 事 电子 信 息工 程 方 面 的 研 究 。
记为 Ｄ。 网络图 Ｇ＝（ Ｅ 包 含所有 的节 点 Ｖ 和可 以 Ｖ， ） 直 接相 互通 信 的节点 间的边 缘 （ｄ ｅ ） ｅ ｇ ｓ Ｅ。假 设 在数 据 融合树上 的任何节 点 间的传 输数 量只 有一个 ， 数据
Ｒ内（ 通信 半径 ） 和任何 其他 节点相 互通信 。 据源 的 数 位置取决 于下 面的模 式 ：
～
２ １数 据融 合 的定 义 ． １ 场景 分析 ） 现 在来 看一 个场景 ， 假设 它包 括 一个单独 的数据 接收端 来接 收 多数 据源 采集 的信 息 。 面从使 用数据 下 融合 的路 由机 制 （ 以数据 为 中心 ） 不使 用数 据 融合 和
图 １ 数 据 融 合 路 由 与 端 到 端 路 由 （ ａａ ｄ ｔ
数 据既不是 完全不 同（ 有冗 余 ） 不是完 全相 同 （ 没 也 全
部冗余 ） 。 ２ 数据融合 ）
个传感 器节点 来形 成一个 传感 器 网络 ， 这些 节点 中的
无线传感器网络数据融合算法
无线传感器网络数据融合算法无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够感知环境中的各种参数，并将采集到的数据进行处理和传输。
然而，由于资源受限以及节点之间的通信受限等问题，WSN中的数据往往存在着不可避免的噪声、丢包和不一致等问题，因此需要数据融合算法来对这些数据进行处理与融合，以提高数据的准确性和可靠性。
数据融合算法是将来自不同传感器节点的原始数据进行处理与融合，生成更可靠、准确和一致的信息的过程。
通过合理选择、分析和利用数据，数据融合算法可以剔除错误数据，降低不确定性，并提供更准确的监测结果。
对于无线传感器网络而言，数据融合算法可以帮助减少能源消耗、延长网络寿命、提高数据传输效率等。
一种常用的无线传感器网络数据融合算法是卡尔曼滤波算法。
卡尔曼滤波算法在多传感器的情况下，通过递归地估计系统状态和观测噪声协方差来实现数据融合。
该算法利用线性动力学系统的状态估计和观测数据的线性关系，通过最小均方误差准则对系统状态进行估计。
卡尔曼滤波算法的优点是能够充分利用各传感器的信息，融合后的结果比单一传感器产生的信息更准确。
除了卡尔曼滤波算法，还有其他一些常用的无线传感器网络数据融合算法。
例如，加权平均算法（Weighted Average）可以根据传感器的可靠性对数据进行加权平均，提高了数据融合结果的准确性。
最大值算法（Maximum）将多个传感器采集到的数据中的最大值作为融合结果，适合于对数据极值感兴趣的应用场景。
而最小值算法（Minimum）则是将多个传感器采集到的数据中的最小值作为融合结果，适用于对数据安全性要求较高的场景。
此外，还有一些高级的无线传感器网络数据融合算法，如粒子滤波算法、神经网络算法等。
这些算法可以更加精确地处理融合的数据，提高数据的可信度和精确度。
然而，这些算法往往需要更高的计算资源和较大的存储开销，因此在实际应用中需要根据具体需求进行选择。
无线传感器网络中的多传感器融合方法
无线传感器网络中的多传感器融合方法随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在各个领域中得到了广泛的应用。
无线传感器网络由大量的分布式传感器节点组成，这些节点可以感知环境中的各种参数，并将数据传输给中心节点。
然而，单一传感器节点的数据往往不足以满足对环境的全面监测和分析需求，因此多传感器融合方法应运而生。
多传感器融合是指将多个传感器节点的数据进行集成和处理，以提高数据的准确性和可靠性。
在无线传感器网络中，多传感器融合方法可以分为两个主要方面：数据融合和任务融合。
数据融合是指将来自不同传感器节点的数据进行合并和处理，以获得更准确和完整的信息。
常见的数据融合方法包括加权平均、卡尔曼滤波和粒子滤波等。
加权平均方法通过对不同传感器节点的数据进行加权求和，以降低噪声和误差的影响，得到更可靠的结果。
卡尔曼滤波是一种递归滤波方法，能够通过对历史数据和测量数据的加权处理，估计出系统状态的最优估计值。
粒子滤波则是一种基于随机采样的滤波方法，通过对系统状态进行随机采样，并根据测量数据的概率分布进行权重更新，得到最终的状态估计。
任务融合是指将多个传感器节点的任务进行集成和协调，以提高系统的整体性能和效率。
在无线传感器网络中，任务融合方法可以分为分布式任务融合和集中式任务融合。
分布式任务融合是指将任务分解为多个子任务，并由不同的传感器节点分别执行，最后将各个子任务的结果进行合并。
这种方法能够充分利用传感器节点的分布式计算和通信能力，提高系统的并行性和鲁棒性。
集中式任务融合则是将所有的传感器节点的数据发送给中心节点进行处理，中心节点负责整合和分析所有的数据，得到最终的结果。
这种方法能够充分利用中心节点的计算和存储能力，提高系统的整体性能和可扩展性。
除了数据融合和任务融合，还有一些其他的多传感器融合方法，如时空融合、能量融合和信息融合等。
时空融合是指将来自不同时间和空间的传感器数据进行集成和处理，以获得更全面和准确的信息。
无线传感器网络中的数据融合与决策
无线传感器网络中的数据融合与决策引言随着无线传感器网络技术的发展与普及，大量的传感器节点被部署在各种环境中，收集大量的环境数据。
然而，这些海量的原始数据无法直接应用于实际应用场景中，需要进行数据融合与决策处理，以提取有用信息并实现智能决策。
本文将重点探讨无线传感器网络中的数据融合与决策的技术与方法。
第一章数据融合技术1.1 数据融合概述数据融合是指将多源、多维的原始数据融合在一起，形成一个更完整、更准确的全局视图。
在无线传感器网络中，由于节点数量较多、环境复杂多变，数据融合技术起到了至关重要的作用。
1.2 数据预处理数据预处理是数据融合的第一步，它包括数据清洗、数据去噪、数据对齐等操作，旨在提高数据质量和准确性。
常用的方法包括滤波、插值和异常检测等。
1.3 数据压缩由于无线传感器网络中数据传输的带宽和能耗限制，需要对原始数据进行压缩，减少数据传输量。
数据压缩技术包括基于采样的压缩、基于模型的压缩和基于字典的压缩等。
1.4 数据聚合数据聚合是指将相邻节点的数据进行合并，减少冗余信息，以降低网络负载和能耗。
常用的数据聚合方法包括平均聚合、最大聚合和最小聚合等。
1.5 数据处理与分析数据处理与分析包括数据插值、数据建模、数据挖掘等技术。
通过对融合后的数据进行处理与分析，可以提取出有用的信息，并为后续的决策提供支持。
第二章决策技术2.1 决策模型决策模型是指对实际问题进行抽象和建模，以便进行决策和预测。
常用的决策模型包括概率模型、规则模型和优化模型等。
在无线传感器网络中，需要根据具体的应用场景选择合适的决策模型。
2.2 决策算法决策算法是指基于决策模型的具体计算方法，用于根据输入的数据和条件进行决策。
常用的决策算法包括贝叶斯分类、支持向量机和决策树等。
根据实际需求，可以选择合适的算法进行决策处理。
2.3 决策评估与优化决策评估与优化是指对决策结果进行评估与优化，以提高决策的准确性和效果。
常用的评估指标包括准确率、召回率和F1值等。
无线传感器网络中基于数据融合的覆盖控制算法
和连通基础上 ， 通过整 网的三角融合 网格划分调度
和通信干扰。文献［ ］ ３ 利用路径损耗对数正态阴影 模 型 ， 出一种更 接 近 真 实感 知特 性 的概 率 感 知模 提
型 ， 扩展 了经 典 的 周 界 覆 盖算 法 。文 献 ［ 采 用 并 ４］ 指数衰 减感 知模 型 ， 出 了一 种 基 于 连 通 支 配集 的 提 覆盖控 制算 法 Ｃ Ａ Ｓ并 证 明覆 盖 为 中心 的工 作节 ＣＮ ，
２ １ 年 ６月 ０１
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ａ ｆＮ ｒｈ ｅ ｔｒ ｏｙｅ ｈ ｉａ ｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ｌｏ ｏｔｗ ｓｅ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｌＵ ｉｅｓｔ ｎ ｎ ｙ
Ｊｎ ２ １ ｕｅ ０１
Ｖ １ ２ Ｎ ． ｏ． ９ ｏ ３
第２ ９卷第 ３期
无 线传 感器 网络 中基 于数 据 融 合 的 覆 盖控 制算 法
关 键 词 ： 感 器 网络 ， 传 覆盖 控 制 ， 据 融合 数
中图分类 号 ：Ｎ １．４ Ｔ ９５０
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：００２ ５ （０ １ ０ －３４０ １０ －７８ ２ １ ）３０ ７ －６ － 的节点 簇定 义为 虚拟 节点 ， 过 Ｇｅｄ— Ｃ启发 式 通 ｒｅｙＭＳ 算 法对 虚 拟 节 点 进 行 调 度 来 达 到 监 控 区域 完 全 覆 盖， 但该 算法 是集 中式 算 法 ， 适用 于大 规模 网络 。 不 本 文提 出了一种 基 于数据 融合 的覆 盖控 制算法
收 稿 日期 ：０ ００ －７ ２ １ － ０ ６
１ 问题 描 述
１ １ 相关 定义 ．
无线传感器网络中的数据融合方法
无线传感器网络中的数据融合方法无线传感器网络（WSN）是一种由许多互相连接的传感器节点组成的网络。
这些传感器节点能够感知和采集环境中的各种数据，并通过网络相互通信。
然而，由于传感器节点资源有限、环境复杂多变、通信信道不稳定等问题，传感器网络中的数据可能存在噪声、不一致和冲突等情况。
为了确保传感器网络中的数据的准确性和可靠性，数据融合方法应运而生。
一、数据融合概述数据融合是指将来自多个传感器节点的数据进行整合、合并、推理和解释的过程。
其目的是通过统计、数学和模型等技术手段，对原始数据进行优化、提炼，从而得到更准确、全面和一致的信息。
数据融合可以分为分级融合和联合融合两种方式。
二、分级融合方法分级融合是指将传感器节点分为不同的层级，每个层级上的传感器节点通过协作与通信，将原始数据融合成高级别数据，再传输给上一层级节点进行进一步融合。
该方法具有减少通信开销、降低计算复杂度等优点。
常见的分级融合方法有层次感知模型（Hierarchical Fusion Model）、分层融合模型（Layered Fusion Model）等。
三、联合融合方法联合融合是指将传感器节点间的数据进行直接融合，得到最终的融合结果。
该方法相比分级融合更加灵活高效，但也更加复杂。
常见的联合融合方法有加权平均法（Weighted Average Method）、模型融合法（Model Fusion Method）等。
四、数据预处理在进行数据融合之前，需要对传感器节点采集到的原始数据进行预处理。
数据预处理的目的是消除噪声、降低不确定性，并提高数据的准确性。
常见的数据预处理方法包括滤波、插值、异常检测和数据校正等。
五、融合算法融合算法属于数据融合的核心部分，其目的是通过运算、分析和推理等手段，将预处理后的数据进行合理的融合运算，得到最终的融合结果。
常见的融合算法包括加权平均算法、最大值算法、最小值算法、Kalman滤波算法等。
六、融合冲突解决在数据融合过程中，由于传感器节点之间可能存在差异或冲突，可能会导致融合结果不一致的情况。
无线传感器网络中的数据融合算法案例研究
无线传感器网络中的数据融合算法案例研究第一章引言无线传感器网络是由成千上万个分布在一定区域内的无线传感器节点组成的自组织网络。
它具有自动化部署、自我组织、自适应等特点，广泛应用于环境监测、智能交通、军事侦察等领域。
然而，在传感器网络中，大量的节点采集到的数据需要进行融合处理，以提高网络资源的利用率和数据的可靠性。
因此，数据融合算法成为无线传感器网络中的重要研究课题。
第二章无线传感器网络中的数据融合算法2.1 数据融合算法的基本原理数据融合算法旨在将多个节点采集到的数据进行综合，得到网络整体的状态或事件信息。
其基本原理是通过采集到的分布式数据，利用数学模型和信息处理技术，将数据进行处理、合并和推理，得到更准确、可靠的结果。
2.2 常用的数据融合算法2.2.1 加权平均法加权平均法是最简单的数据融合算法之一，它假设各个节点具有相同的权重，通过加权平均操作将所有节点的数据进行融合。
该算法的优点是计算简单，但缺点是无法适应数据具有不同权重的情况。
2.2.2 最大值法最大值法认为具有最大观测值的节点拥有最可靠的数据，因此将其作为整体数据的结果。
该算法适用于异常值检测和事件触发等场景，但对于数据分布均匀的情况下会造成信息丢失。
2.2.3 卡尔曼滤波算法卡尔曼滤波算法是一种经典的数据融合算法，通过建立系统的状态模型和观测模型，对数据进行预测和修正。
该算法对数据的噪声和不确定性有较好的处理能力，但需要先验知识和模型的准确性。
2.2.4 粒子滤波算法粒子滤波算法通过使用一组随机采样点（粒子）来表示概率密度函数，以近似方式实现数据融合。
该算法适用于非线性和非高斯分布的数据，但计算复杂度较高。
第三章案例研究3.1 温度传感器网络数据融合在温度传感器网络中，我们利用无线传感器节点采集温度数据，并将数据进行融合，得到整个区域的温度分布情况。
在数据融合过程中，我们可以利用加权平均法，根据节点距离目标区域的远近给予不同的权重，得到更准确的温度结果。
无线传感器网络中的数据融合技术
无线传感器网络中的数据融合技术在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经成为了一个重要的研究领域，并在诸多领域得到了广泛的应用，如环境监测、工业控制、医疗保健、军事侦察等。
在无线传感器网络中，数据融合技术扮演着至关重要的角色，它能够有效地减少数据传输量、降低能耗、提高数据的准确性和可靠性，从而延长网络的生命周期，提升网络的整体性能。
无线传感器网络通常由大量的传感器节点组成，这些节点分布在监测区域内，通过自组织的方式形成网络。
每个传感器节点都能够感知周围环境的信息，如温度、湿度、压力、光照等，并将这些信息通过无线通信的方式传输给其他节点或汇聚节点。
然而，由于传感器节点的资源有限（如能量、存储空间、计算能力等），以及无线通信信道的不稳定和易受干扰等特点，如果每个传感器节点都将采集到的原始数据直接传输给汇聚节点，将会导致大量的能量消耗和通信开销，甚至可能造成网络拥塞和数据丢失。
因此，数据融合技术应运而生。
数据融合技术是指将多个传感器节点采集到的数据进行综合处理和分析，去除冗余和错误的数据，提取出有用的信息，并以一种更简洁、更准确的形式传输给汇聚节点或用户。
其基本思想是在不损失数据准确性和完整性的前提下，尽可能地减少数据传输量，从而降低网络的能耗和通信开销。
数据融合技术主要包括以下几种类型：基于数据级的融合：这是最底层的融合方式，直接对传感器节点采集到的原始数据进行融合处理。
例如，多个传感器节点同时测量同一物理量（如温度），可以通过求平均值、中位数等方式对这些数据进行融合，得到一个更准确的测量结果。
这种融合方式简单直接，但需要大量的计算和通信资源。
基于特征级的融合：首先对传感器节点采集到的原始数据进行特征提取，如提取数据的均值、方差、频谱等特征，然后对这些特征进行融合处理。
这种融合方式能够在一定程度上减少数据量，同时保留数据的主要特征，但特征提取的准确性会影响融合结果的质量。
基于数据融合的无线传感器网络路由算法
无线传感器网络（ Ｎ 是由部署在检测 区域内 ＷＳ ） 大量 的廉价微型传感器节点组成 ， 通过无线通信方 式形成的一个 自 组织 的网络系统 ， 目的是协作地 其 感知、 采集和处理 网络覆盖区域 中感知对象的信息 ，
信患垫术
中图分类号 ：Ｐ ９ ．４ ＇ ３３０ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ —２５ （０ ８ １ —０ １ ０ １ ９ ５２ ２０ ）０ ０６— ０ ４
２０ 年第１ ０８ １期
基于数据融合的无线传感器 网络路 由算法
章 文婷 ，徐 中伟
（ 同济大学电子与信息工程学院 ，上 海 ２１ ４ ０８ ） ０
关键词 ：无线传感器网络 ；数据融合 ；多跳路 由
Ａｎ ａ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｄ ｔ ｇ ｒ ｇ ｔｏ ｎ ｗｉｅ ｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｌ ｏ ｉｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ａ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ
ＺＨＡＮＧ ｎ ｔ ｇ．ＸＵ ｏ ｇ ｗｅ Ｗｅ ．ｉ ｎ Ｚｈ ｎ － ｉ
首 先 采用 与 Ｌ Ａ Ｈ相 同 的簇 首选 择 点 的密 集程 度构 造 出不 同
大小 的簇 ， 簇首 间 的多跳路 由预 留能量 ； 内节点 为 簇
高效使用来最大化网络的生存周期 。而数据融合 Ｊ
技术 在各个 传感 器 节 点 收 集数 据 的过 程 中 ， 用 节 利
（ ｃｏｌ ｆ ￣ ｅ ｔ ｅ ｎ ｆｒ ｔｎｒ ． ｅａ ｇ ｏ ｇｉ ｎｖｒ ｔ， ｈｎｈ ｉ ０８４ ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ０ ｉｅｔｍｉ ａｄＩ ｏｍａｏ ￣ ＇ ｅ ｎ ，Ｔ ａ ｉＵ ｉ ￣ｙ ￣ ａｇ ． ２ １０ ，Ｃ ｉａ ｌ ｒ ｓ ｎ ｉ ａ ｅ ｑ ｑ
无线传感器网络中基于数据融合的路由算法
３ 在传输 过程 中 ， 多节 点 发 送 的数 据 具 有相 ） 很 似部 分 ， 以需 要 过 滤 掉 这 些 冗 余 信 息 ， 而 保 证 所 从 能量 和带宽 的有 效利 用 。 ４ 传感 器 节 点 的传 输 能 力 、 量 、 理 能 力 和 ） 能 处
象的数据 ， 并对这些数据进行处理， 从而获得详尽
路 由的依据 ， 而在无线传感器网络 中， 大量节点 随 机部署 ， 所关注的是监测 区域 的感 知数 据， 而不是 具体哪个节点获取 的信息 ， 不依赖于全 网惟一的标
识 。当有事 件发 生 时 （ 爆 炸 或温 度 下 降到 一 个 极 如 限 ） 在 特定感 知 范 围内 的节 点 就会 检 测 到 并 开 始 ，
络 的对 比分析 ， 出无线传感器网络路 由协 议都是 以数 据为 中心进行 工作 的。详细分 析 了以 ＭＬ Ｇ Ａ ＭＦＴ 得 Ｒ， Ｒ Ｎ， Ｓ 和 Ｇ Ｏ Ｐ为代表的基 于数据融合的路 由算法。最后得 出结论 ： Ｒ Ｕ 将数 据融合技 术应用 于无线传感 器 网络 中可以明
显 地 改 善 路 由协 议 的 进 行 效 果 ， 长 网络 生存 时 间 。 延
１ ２ 以数据 为 中心 的路 由 ．
送到汇节点 ， 从而达到网络生命周期最大化 。
１ 无 线 传 感 器 网络 中 的路 由协 议 路 由协 议 通 常 以地 址 作 为 节 点 标 志 和
无线传感器 网络 因为其与正 常通讯 网络 和ａ—ｏ ｄｈｃ
网络有较大不 同， 所以对 网络协议提 出了许多新的
挑战 。
１ 由于无线传感器网络 中节点众多， ） 无法为每
一
个节点建立 １ 个能在网络中唯一区别 的身份 ， 所
无线传感器网络数据融合技术
无线传感器网络数据融合技术一、概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为物联网的核心技术之一，在环境监测、智能交通、军事侦察、医疗健康等众多领域发挥着日益重要的作用。
数据融合技术作为无线传感器网络中的关键环节，能够有效提升网络性能、减少数据传输量、提高数据准确性和可靠性，因此受到了广泛关注和研究。
无线传感器网络数据融合技术主要通过对多个传感器节点采集的数据进行有效地整合和处理，从而提取出更有价值的信息。
这些传感器节点通常分布在一个特定的区域内，它们能够感知并采集环境中的各种信息，如温度、湿度、光照、压力等。
由于无线传感器网络中的节点数量众多且分布广泛，因此如何高效地处理这些海量数据，提取出有用的信息，成为了一个亟待解决的问题。
数据融合技术通过一定的算法和策略，对多个传感器节点的数据进行融合处理，从而实现对环境状态的准确感知和判断。
它可以有效地减少数据传输量，降低网络能耗，提高数据准确性和可靠性。
同时，数据融合技术还可以在一定程度上弥补单个传感器节点在感知能力上的不足，提高整个无线传感器网络的性能。
随着无线传感器网络技术的不断发展，数据融合技术也在不断更新和完善。
目前，已经有许多成熟的算法和策略被应用于无线传感器网络数据融合中，如加权平均法、卡尔曼滤波法、神经网络法等。
这些算法和策略各有优缺点，适用于不同的应用场景和需求。
无线传感器网络数据融合技术是一项重要的技术手段，对于提升无线传感器网络的性能、降低能耗、提高数据准确性和可靠性具有重要意义。
未来，随着物联网技术的不断发展和应用领域的不断拓展，无线传感器网络数据融合技术将会得到更加广泛的研究和应用。
1. 无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量传感器节点以无线通信方式形成自组织网络，用以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内被感知对象的信息，并发送给观察者。
基于虚拟网格的无线传感器网络数据融合算法
二维 离散余弦变换来去除时间和空间冗余 。仿 真实验和理论分析表明 ： 该算法具有 良好的压缩性能 ， 效 有 地降低 了节点能耗和提高了 网络生命 周期。 关键词 ：无线传感器网络 ； 数据融合 ；压缩 ； 离散余弦变换 ； 虚拟 网格
中图分类号 ：Ｔ ９ Ｐ３ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ － ７７ ２ １ ）９０ ５ －４ ０ ０９ ８ （０ ０ ０－ ０ １０
摘
要 ：无线传感器 网络的能量供应和通信带宽等资源相对有限 ， 以适应大量数据 的传输 ， 难 需要 在网络
内部对原始监测数据进行压缩或聚合处理 。为 了充分利用其 空间和时 间相关 性来进行 数据压缩 ， 出 了 提
一
种基 于虚拟 网格 的数据融合算法 。该算法基于虚拟 网格来 构建采集数据 矩阵 ， 分别利用 时域差分 和 并
（ ｒ ｄ ａｅＵ ｉｅｓ ｙｏ ｈｎ ｓ ａ ｅ ｆ ｃ ｎｅ ， 蜘 ｉｇ１０ ４ Ｃ ｉａ Ｇ ａ ｕ ｔ ｎｖｒｉ ｆ ｉｅｅＡｃｄ ｍｙｏ ｉ ｃ Ｂ Ｉ ０ ０９， ｈｎ ） ｔ Ｃ Ｓｅ ｓ ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｄ ｅ ｔ ｓｌ ｔｄ ｒ ｓ ｕ ｃ ｓｓ ｃ ｓ ｅ ｅ ｇ ｕ ｐｙ ａ ｄ ｔ ｎ ｍｉｓｏ ａ ａ ｉ ｗｉ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓ ｓ ｒ ｃ ： ｕ ｏ ｉ ｉ ｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｕ ｈ ａ ｎ ｒｙ ｓ ｐ ｌ ｎ ｒ ｓ ｓｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｔ ｍｉ ａ ｙ， ｒ ｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗ ｒｌ ｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｏ ｋ ；ｄ ｔ ｇ ｒｇ ｔ ｎ；ｃ ｍｐ ｓ ｉｎ；ＤＣ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｅｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅｗ ｒ ｓ ａａ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｏ ｏ ｒ ｓｏ ｅ Ｔ；ｖｒ ａ ｒ ｓ ｉ ｕ ｌｇ ｉ ｔ ｄ
无线传感器网络中的数据融合与节点定位技术
无线传感器网络中的数据融合与节点定位技术无线传感器网络是由大量的节点组成的网络，这些节点可以感知和收集环境中的各种数据，如温度、湿度、光照等等。
然而，由于节点的分布范围广泛，节点之间的通信距离有限，数据传输能力有限，这就给数据的融合和节点定位带来了挑战。
本文将探讨无线传感器网络中的数据融合与节点定位技术的相关问题。
数据融合是指将来自多个节点的分散数据融合为一个整体的过程。
在无线传感器网络中，数据融合可以通过两种方式实现：分布式数据融合和集中式数据融合。
分布式数据融合是指将每个节点独立地进行数据处理和融合，然后将融合后的结果传输给下一级节点，最终将结果传输给基站。
这种方式可以减少数据传输的负载，但节点之间的协调和一致性需要解决。
集中式数据融合是指将所有节点的数据传输到一个中心节点进行融合和处理，然后将结果传输给基站。
这种方式可以提高数据融合的准确性和一致性，但会增加网络的负载和延迟。
在进行数据融合时，需要考虑的一个重要问题是节点之间的数据冗余和相似性。
由于节点之间的数据可能存在相互重叠和相似的情况，所以在进行数据融合时需要考虑如何避免冗余和提高数据的有效性。
一种常用的方法是通过数据压缩和降噪来减少数据的冗余和噪声。
数据压缩可以通过数据编码和压缩算法来实现，而降噪可以通过滤波算法和数据清洗来实现。
另一个重要问题是节点的定位技术。
在无线传感器网络中，节点的位置信息对于数据的融合和处理非常重要。
节点的定位可以通过多种方式实现，包括GPS定位、信号强度定位和协作定位等。
GPS定位是一种常用的定位方式，但其准确度和可靠性在室内和复杂环境中存在限制。
信号强度定位通过测量节点之间的信号强度来推测节点的位置，但其准确度受到信号传播和干扰的影响。
协作定位则通过节点之间的合作和信息交换来提高定位的准确度和可靠性。
除了节点的定位技术，节点之间的通信也对数据融合和定位技术有着重要的影响。
无线传感器网络中的通信有时受到信号传播、干扰和能量消耗等因素的限制，因此需要合理设计通信协议和路由算法来保证数据的可靠传输和节点的有效通信。
无线传感器网络中基于神经网络的数据融合模型
ｓ ｌｓｏ ｉ ｌｔ ｎ ｓ ｏ ｄｔ ａ ｕｔ ｆｓｍｕａｉ ｈ ｗｅ ｈ ｔＮＮＢ ｉ ｓｆ ｌ ｎ ｒ ｃｉａ ｌ ｏ ａａａ ｇ ｅ ａｉｎ ｉ ｌｓｅｅ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓ ｏ Ａ ｕ ｅｕ ｄ ｐ ａ ｔ ｂ ｅｆｒｄ ｔ ｇ ｒｇ ｔ ｎｃｕ ｔｒｄ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ． ｓ ａ ｃ ｏ
ｅ Ｌ ｆｒｄ ｔ ｇ ｒｇ ｔ ｎ ｉ ｈ ｌｓｅ ｅ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ． ｄ ｔ ｅｉｐ ｔｌｙ ｒｎ ｕｏ ｎ ｈ ｉｓ ａ ｅ ｅ ｒ ｎａ ｅ ｒＭ Ｐ ｏ ａａａ ｇ ｅ ａｉ ｔ ｅｃｕ ｔｒ ｄｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ Ａｎ ｈ ｎ ｕ ａ ｅ ｅ ｒ ｎａ ｄ ｔｅｆｒｔｌｙ ｒｎ ｕｏ ｒ ｏ ｎ ｌｃ ｔｄ ｉ ｖ ｒ ｌｓｅ ｍｂ ｒｗｈｌ ｈ ｅｏ ｄ ｌｙ ｒｎ ｕ ｏ ｎ ｈ ｕ ｐ ｔｌｙ ｒｎ ｕ ｏ ｒ ｏ ａｅ ｎ ｅ ｅｙ ｃｕ ｔｒ ｏ ａｅ ｅ ｅ ｙｃｕ ｔｒｍｅ ｅ ． ｉ ｔ ｅｓ ｃ ｎ ａ ｅ ｅ ｒｎ ａ ｄ ｔ ｅｏ ｔ ｕ ａ ｅ ｅ ｒ ｎａ ｅｌｃ ｔｄ ｉ ｖ ｒ ｌ ｓｅ ｎ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｄａ ａ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ｔ ａ ｅｅ ｅ ｇ ｎ ｏ ｐ ｏ ｏ ｇ ｌ ｅ ｉ ｆｎ ｔ ｒ ｎ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅ — ｓｒｃ ｔ ｇ ｒ ｇ ｔ ｓａ ｆｉ ｅ ｔｗａ ｏ ｓ ｖ ｎ ｒ ｙ ａ ｄ ｔ ｒ ｌｎ ｉ ｔ ｏ ｃ ｆ ｍｅ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｉ ｒ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｗｏ ｋ ． ｒ ｐ ｓ ｄ ＮＮＢ ， ａａ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｎ ｆａ ｗｏ ｋ ｆ ｒ ｌ ｓ ｅ ｅ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓ ＮＮＢＡ ｏ ｅ ｈ ｅ －ａ — ｒｓ Ｐｏ ｏ ｅ Ａ ａｄ ｔ ｇ ｒｇ ｔ ｒ ｍｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｒ ｄ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ． ｏ ｃ ｐ ｓ ｓａｔ ｒ ｅ ｌ ｙ
无线传感器网络中数据汇聚技术研究
无线传感器网络中数据汇聚技术研究在当今社会中，传感器技术已经在数字化和智能化的进程中发挥了重要作用。
尤其是无线传感器网络，其在物联网、远程监测、智能家居等领域有着广泛的应用。
数据是无线传感器网络的核心，如何对传感器采集的数据进行汇聚处理并输出有价值的信息，是实现其应用的关键。
本文将对无线传感器网络中的数据汇聚技术进行探讨。
一、无线传感器网络简介无线传感器网络是由大量的组网传感器节点组成，可在一定范围内自组织成网络。
每个节点都可以通过传感器采集环境信息，并通过无线传输方式将数据传递给相邻的节点，最终将数据汇聚到基站，进行处理和应用。
无线传感器网络的优点包括拓扑灵活、可扩展性强、能承受环境动态变化等特点，使其在很多领域都得到了广泛应用。
二、无线传感器网络中的数据汇聚数据汇聚即将传感器节点采集到的数据，通过网络传输等方式集中到一个节点或处理中心，并进行有意义的处理以得到最终结果的过程。
在无线传感器网络中，数据汇聚是非常重要的一步，因为在实际应用中，一个传感器节点所采集到的数据量相对较小，而网络中节点数量及其分布比较复杂，因此需要通过对数据进行汇聚、压缩、过滤等处理，减少数据的传输量，提高传输效率。
数据汇聚的方法常见的包括基于区域、基于路径和基于密钥的方法。
1、基于区域的数据汇聚基于区域的数据汇聚是一种常见的汇聚方法。
该方法通常将网络分为若干个区域，每个区域有一个汇聚节点，汇聚节点通过网络传输方式将自己所在区域的数据进行汇聚并传输给后续处理中心。
区域的划分通常可以采用传统的Voronoi图算法、贪心算法、遗传算法等方法进行实现。
由于基于区域的汇聚方法可以将数据分散处理，且能够减少不必要的数据传输，因此在很多需要大规模传感器部署的场景中得到了广泛应用。
2、基于路径的数据汇聚基于路径的数据汇聚方法根据传感器节点之间的距离来构造一条路径，从而将数据传输给处理中心。
路径构建通常采用最小生成树、最短路径等经典算法来实现，并且可以利用数据流动不对称性等特点进行优化。
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In 2network Data Aggregation in W ireless Sensor Network
ZHENG Yong, YANG Zhi2yi, L I Zhi2gang, L I L ing
( College of Com pu ter S cience, N orthw estern Polytechnica l U niversity, X i’ an S hanxi 710072, Ch ina)
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计算机应用研究
2006 年
可能对环境进行感知或作为对其他节点产生的数据进行转发 的中继节点 。这些节点产生的数据有可能使网络发生拥塞 。 然而 ,传感器网络大规模密集部署的特点导致这些数据中的大 部分是无效的 ,因此可以在传送过程中处理数据 , 减少无效数 据 ,从而出现了网内数据融合的概念 。网内数据融合的主要思 想是 : 删除冗余 、 无效和可信度较差的数据 ,同时将来自不同节 点的信息结合起来进行融合处理 ,达到减少网络数据传输的数 据数量的目的 。这与传统的多传感器数据融合技术有所不同 。 传统的多传感器数据融合是对不同的知识源和传感器采集的 数据进行融合 ,以实现对观测现象更好的理解 。而无线传感器 网内数据融合主要是为了减少网络内的数据传输量 ,达到减少 能源的消耗 ,延长网络生命期的目的 。
量可以有效减少传感器网络的能源消耗 。本文主要介绍了如 何通过网内数据融合技术来减少网络通信量 , 提高能源有效 性 ,以达到增加网络生命期的目的 。
1 无线传感器网络中网内数据融合的概念
无线传感器网络的特点是传感器节点的电源能量有限 、 通 信能力有限 、 计算能力有限 、 与物理世界紧密耦合 、 大规模密集 部署 、 网络动态性强 。为了准确 、 及时地获取信息 ,必须依靠节 点间的协作 ,大量的 M EM S传感器节点只有通过低功耗无线 电通信技术连成网络才能够发挥其整体和综合作用 ,所以传感 器网络作为一个自治系统 , 涉及到定位及时间同步 、 协同信号 处理 、 通信模式及协议 、 网络容量 、 寿命 、 任务分配协调控制 、 自 适应性 、 中间件等诸多问题 。 无线传感器网络的某些应用 (如森林火灾监测 ) , 要求系 统生命期必须达到数月 , 甚至数年的级别 , 而传感器节点一般 由电池驱动 ,能源有限 (再生能源技术又不成熟 ,成本高 ,目前 还无法应用于微型传感器节点 ) , 且对于大规模与物理环境紧 密耦合的系统而言 ,更换电池补充能源的方式是不现实的 , 这 使得能源消耗成为确定系统生命期的最重要因素 。图 1 所示 为传感器节点在各种状态下的能量消耗情况 [ 1 ] 。由此可见 , 通信是能源的主要消耗者 。在 Berkeley Mote中 , 1bit数据传输 的能源消耗可以执行 800 条指令 [ 2 ] ,因此减少传感器网络的通 信量是延长网络生命期的主要手段之一 。 在传感器网络中主要有两种通信量 : 从用户到网络的查询 和从传感器节点到用户的感知数据 。每一个传感器节点都有
EADAT 算法是 M in D ing等人在 2003 年提出的基于剩
[8 ]
能源使用起杠杆作用 ,其中拓扑相邻的节点有时会用多变性来 代替 。这种方法用于对不精确的节点能源的节省使用 。 应用级上融合操作是用整个网络作为对数据信息进行处 理的计算平台 [ 4 ] ,数据信息能够在将数据传送给用户萃取分 析前在网络内进行预处理 。例如接收节点对感知数据的最大 值有兴趣 ,那么若一个节点同时收到了两个感知数据的包 , 则 只需传送包含最大值的数据包 。 无线传感器网络中网内数据融合面临的挑战主要有 : ① 节 点能源有限 ; ② 多数据流的同步 ; ③ 数据的时间敏感特性 ; ④ 网 络带宽的限制 ; ⑤无线通信的不可靠性 ; ⑥ 网络的动态特性 。 因此 ,需要合适的数据分发策略来进行有效的网内数据融合 。
显得非常困难 。而且 ,无线传感器网络的动态特性导致节点状 态经常改变 。这就使建立合适的数据分发策略显得尤为重要 。
是 Chalermek Intanagonwiw at 等 人 在
2000 年提出的数据分发策略 。它是传感器网络基于属性命名
的数据分发策略 。 D irected D iffusion 在 Source 节点与 Sink 节 点之间根据启发式的分布式算法建立有效的通信路径 ,数据通 过这些路径向 Sink 节点汇聚 , 从不同 Source 节点产生的数据 在建立共享路径的中间节点上进行数据融合 。 尽管 D irected D iffusion是能源自适应的数据发送策略 , 但 是它只能在所选路径上进行随机的数据融合 ,显然这并不是最 优的方案 。因为一般来说 ,越早进行数据融合就越能更多地减 少网络内的数据通信量 [ 6 ] 。而在 D irected D iffusion 中 ,不同的
第 4期
郑 勇等 : 基于无线传感器网络的网内数据融合
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基于无线传感器网络的网内数据融合
郑 勇 , 杨志义 , 李志刚 , 李 凌
(西北工业大学 计算机学院 , 陕西 西安 710072 )
3
摘 要 : 由于电池能量的限制 ,无线传感器网络设计的一个主要目标就是最大化网络生命期 。在传感器网络 中 ,网内数据融合是减少能源消耗的有效途径 。首先基于传感器网络的特点 , 描述了网内数据融合的概念和网 内数据融合的两个层次 ,重点阐述了在无线传感器网络中网内数据融合的几种数据分发策略 , 并分析了数据的 最大延迟时间 T 在各个融合节点上的分配对网内数据融合的影响 。 关键词 : 无线传感器网络 ; 网内数据融合 ; 生命期 中图法分类号 : TP393 文献标识码 : A 文章编号 : 1001 23695 ( 2006 ) 04 20243 203
无线传感器网络 (W ireless Sensor Network ) 是众多具有通 信、 计算能力和感知能力的传感器通过无线方式连接 , 相互协 作 ,同物理世界进行交互 ,共同完成特定的应用任务 。随着传 感技术 、 通信技术和计算机技术的飞速发展 , M EM S技术的日 益成熟与完善 ,以及它在科学 、 医疗 、 商业 ,国防等领域所具有 广泛的应用前景 ,使无线传感器网络作为一项新型的信息技术 日益受到国内外的高度重视 。 与 Internet技术相似 ,无线传感器网络最初也是由美国军 方提出来的 ,在战场监测等领域具有非常重要的应用 (如友军 兵力 、 装备 、 弹药调配监视 ; 战区监控 ; 敌方军力的侦察 ; 目标追 踪 ;战争损伤评估 ; 核 、 生物和化学攻击的探测与侦察等 ) 。目 前 ,无线传感器网络的应用已由军事领域扩展到其他许多非军 事领域 。在环境监测领域 ,传感器网络可以用于森林火灾的监 测、 环境的生物复杂性映射 、 洪水监测 、 精密农业等 ; 在医疗卫 生中 ,可以实现人体生理指标的远程监测 、 医院内医生和患者 的跟踪 、 药物管理等 ; 此外在家居自动化 、 车辆跟踪与控制 、 库 存管理控制 、 特定场景 (如博物馆 ) 智能化等诸多方面也具有 广泛的应用前景 。 无线传感器网络可能包含成千上万个感知节点 ,通过随机 散布的方式部署在感知环境区域 。传感器节点由电池驱动 ,能 源非常有限 ,而应用又需要较长的系统生命期 。因此 ,如何延 长无线传感器网络的生命期是目前的一个研究热点 。在无线 传感器网络中 ,无线通信是能源的主要消耗者 , 减少网络通信 收稿日期 : 2005 203 201; 修返日期 : 2005 204 228 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 60273086 )
GIT 算法是建立一棵融合树作为数据的传输路径 ,并在
[7 ]
非叶子节点上进行数据融合 。首先 , 在第一个 Source 节点与 接收节点之间建立一条最短路径 , 然后其他的 Source 点逐个 连接到这个已经存在的树上的节点 , 并成为这棵树的一部分 。 非叶子节点在一段时间内接收到多个数据并延迟一段时间 ,然 后将这些收到的数据融合后发送 。由于网络的动态性 ,很可能 有多条路径能够被用来选择 。所以 ,就需要修剪掉不必要的或 效率较低的路径 。在这个分发策略中路径修剪的规则是 ,在相 应的事件或时间窗口内 ,被动地去除没有进行能源有效的数据 融合的邻居节点 。 这个算法与 D irected D iffusion 中的随机的数据融合相比 , 在网络中节点分布密度较小的情况下 ,达到的能源节省基本没 有太大的差别 ,但在节点密度较大的情况下可以节省更多的能 源 ,在理想的实验条件下甚至可以节省 45%的能源 。这样就 大大地延长了网络的生命期 。
Abstract: A p rim ary goal in the design of w ireless sensor networks is lifeti m e maxi m ization, constrained by the energy capaci2 ty of batteries . O ne effective method to reduce energy consump tion in such networks is in 2netwo rk data aggregation. This paper expatiates the concep t of in 2network data aggregation and t wo aggregation levels based on the characteristics of the w ireless sen2 so r network firstly . Then show s several data dissem ination schemes related to the in 2network data aggregation, and analyzeit how maxim um delay T fo r data delivery affect the result of the in2net work data aggregation when it is allocated to each aggrega2 tion node. Key words: W ireless Sensor N etwork; In 2network D ata A ggregation; L ifeti me