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    WSN中的一種多傳感器數據融合算法

    來源:南粵論文中心 作者:寧宣杰1,趙 海1,尹 發表于:2010-04-03 10:54  點擊:
    【關健詞】光線傳感器髑絡;數據約籬;約簿算法;數據融會
    壤要:凳了適應無線糖感器矮絡贅源受蒎秘耪點,囊蟲一稃多鎊感器數據敲合募法,箕法纛傳感爰和壤絡層之麓鬻加數器融 合層,將采熊的數據分為實時數據和非實時數括,對數據避行約筒處聯,提高傳感囂節點傳輸被采集信息的效率.利用TinyOS 避行仿真測試,結果表明:教據融含算法可以有效地減少網絡中數據通訊流量,節埔傳感器節點能量,延長網絡生存時間.

    無線傳感器網絡(Wireless  Sensor Network,WSN)是一種 肉組織網絡.一般由上千個無線傳感器節點(Sensor     node)狽 一個或者足個孛心葦點(Sink node)擒成H引,簧感器節煮一
    般攜帶有限的、不可替換的能源,在擻有后續能源的情況下,
    正作壽命非常有限.由平其工作環境經常是在人類無法接近 的亳危險區域,使得更換節點能源囂常困難,磷究測試發壤, 在無線傳感器隧絡孛,節點通過元線網絡傳輸IBytes數據所 消耗的能量翳遠遠大予處理器執行一條指令所消耗的能蚩.
    闌此。減少網絡中無用信息的傳輸,掇高網絡中單位數據所傳
    遞的信意量,減少無線傳感器露絡的能耗,廷長光線簧感器閼
    絡的生存周期成為研究人員關注的焦點"引.
    2相關工作 在傳感器網絡中,數據融合技術是傳感器網絡中一個常
    用的方法,數據融合的作用在于幫助減少傳感器節點和Sink
    節點之聞傳輸的數據量+數據融合裁是要將不隧的簧感器濺
    慧翻靜一個藏多個數據包合并成為一個籬單的數據包.基予

    垂線織稅裁纛鼴痰處瑾鰉數據融合技拳霹羧藏多WSN建立 和維護的代價、消除數據冗余、減少傳輸次數,從而減輕網絡 帶寬的負擔及大擻數據包處理所帶來的熊量損耗.
    弱蘸,弼內數據融合技術存在多種舉圈的分類方式。根 據融合翦后的數據信患含餐蜀潑分秀戈攢融合秘有損融合, 根據融合級別可以分為像素繳融合、特征級融合和決策級融 合等等。

    3  WSN審的數據融合算法

    3.1傳感數據類濺的劃分
    無線簧感器嬲終大多栗耀斡是多傳感器結梅。郄每令第 點上包含有多種傳感器;或者每個節點上僅僅有一種傳感器, 但是擻個網絡中包含有多種不同傳感器的節點;也可能是含
    有多種傳感器節點秘帶有單一傳感器節點混合組成的—個無 線傳感器兩絡。零霹種類靜傳感器掰采集鬻的數據,或者蘑 種類的傳感器在不同監測環境下,采集到的數據變化特點是 不相閉的.這些特點包括:單位時間內數據所包含的信息量、 數據的變訖速率、變訖粒度等。
    在一個元線傳感器網絡審,節點一般采用相同的固定周


    收穰日期:2008-11477收修改稿日期:2009-04-09基金璜目:蘸家“八六纛”高技術研究發展計劃璞鞭(2001AA415320)資助。搏者慧
    奔:寧塞杰,舅,1961年生,游圭騷究生,磁突方舞舞鑫綴綴瓣終,贊戇器瓣絡,復雜贅絡;趙海,男,1959年綴,教授,薅士黧導薅,蘩突努鴦鴦侍
    想器瞬絡,自緞綴鄹絡,數據融合,復雜潮絡,嵌入系統;尹震宇,勇,1976年生,博意,研究方商為傳感器搦絡,自組織弼貉,數據融合,簧條弼絡; 熟震宇,男,1978年生,研究方向為數據融合,復雜網絡.

    期采集和發送這些不同類型的數據,將數據匯集到Sink節點
    廄,迸行榴關計算.這種采集策略對予變純劂憨,筑律不可羧 測的傳感數據類型來說,Sink節點將接收到大量的重復數 據,帶來隧絡中帶寬幫熊耗方兩的大纛開鎊.
    本文根據被發送數據的特點,將被發送數據劃分為兩種 類鱉:實融數據和菲實辯數據.實時數據稷菲實時數捂的定義 如下:
    定義1.實時數據是擼采集;隆發送震期簧求嚴格保證酶 數據。傳感器網絡在監測實時數據時,節點在每個采樣周期 內必矮繯證采集薊數據,并且在規定時限痰送達Sink蒂患, 否則將會丟失有效信息.這類數據的變化特點是:數據的突 發縫霉筑綴強,數據酶燹純率鑲大,并基數據在變純牽蠖性特 性很小.無線傳感器網絡只有盡力將所有采集到的數據都按 爵傳送翳Sink蒂點孝舉至予丟失對該被籃測誼惠鰓準確描 述.
    型傳感數據值發送到數據通信層.而Sink節點利用其臘臺
    服務器,將傳送過來的菲實時數據魏變化鬣,逶過汪知的袋樣 周期和采樣時間點,恢復出完整的非實時數據的變化情況. 采用就種數據采集和傳輸策略,將大大縫藏步無線傳感器褥 絡的數據傳輸量,降低節電的能耗,提高整個網絡的生存周
    期。
    3.3數據約簡算法.
    在數據融合層孛,對菲安時效撂約籬處理算法的融i網
    描述如豳2所示.
     
    定義2。菲實時數據,這靜類型懿數據的特點是數據的交 化率小,數據變化緩慢,或者基本不發生變化.對于非實時數 據,始暴被籃控醛境發生特殊情提時,數據變化特性將發生改 變.這時糟要將原本的日}實時類型數據作為炭時類趔數據進 紛傳感發送.
    3.2數據融合屢的設計
    盂線傳感器嘲絡中的普通傳惑器節點,其能源供應穰信 息處理能力均高度受限.而Sink節點一般可以得到額外的 熊源供應,并且Sink節點也可以依靠骺臺服務器來彌補寶身 處理能力的不足.
    目翦無線傳感器網絡中的節贏大多采用的是低功耗的單 片處理器,因而程節點上對采粲的數據不傲過多的劌斷和處 瓔,僅將采集到的數據通過tl身無線通信協議模塊,以多跳方 式發送掰Sink節點上,數據的分析處理工作憲全交給Sink節 點來完成.


    塑I幫騫數挺融合攫無線傳感器第點邏輯終攙忝意圖

     

    豳2數據融合層中非實時數據約簡處理算法的Petir岡描述
    Fig+2   &&Network  of non-re.al-tin地
    data reduction in data fusion layer
    其孛狀態斃紊集會P霓襲l,交遷集會譬覓下菱表2。
    本文主要實現目標的是通過減少發送不必要的采集數據 毽,僅發送戇夠反映被籃測區域發生變化的數據寒減少蠲終 中數據通訊置,進而減少無線傳感器網絡消耗的總能量,寡現 延長節點生存時閱的強振.囂數據約麓的對象針慰的是非實 時類型的數據.為此,數據融合層暫存上一次采集到的間類 憋菲實時數據13。每個要發送的菲實
    襲l狀態元索集合
    T娃拱e l   Collection of State elements

    Description
    ≤#實對數據理剃迭 (8)A2)=true, (A2>8》A1)∞true
    (8《篷)=凇
    數據a發送到數據通訊層
    囂實醇效據盤轉換鴦賽辯類黎羧據
    裁數‰據約處簡于過炎程窮完工成董#狀態
     
    Fig.1   l ogic diagram of WSN with the data fusion layer
    無線傳感器第點在邏輯結聿弩上霹潑分為傳感應耀凄纛數

    P一班彪璐辯巧氍竹攜黔哪
    (骶m吼剛≥T。酬)=tree(責任編輯:南粵論文中心)轉貼于南粵論文中心: http://www.dcddqc.com(南粵論文中心__代寫代發論文_畢業論文帶寫_廣州職稱論文代發_廣州論文網)

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