多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干算法研究.pdf

1、隨著制造工業(yè)的同益進步、傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛深入的應(yīng)用和用戶對網(wǎng)絡(luò)具有多媒體功能的迫切需求,多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到前所未有的關(guān)注。它具有采集信息豐富、數(shù)據(jù)通信量巨大、各處理單元能耗相當?shù)葌€性特點。正是這些特點,使得傳統(tǒng)標量無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究成果難以直接移植到多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之中。在多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各分支研究中,時間同步、路由協(xié)議和圖像壓縮都屬于它的關(guān)鍵技術(shù)。其中,時間同步是任何分布式處理系統(tǒng)的支撐技術(shù)。精確的時間同步是實現(xiàn)傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作、定位、移動目標跟蹤等技術(shù)的基礎(chǔ)。地理路由具有分布式?jīng)Q策、復雜度低、可擴展性強和能量相對高效等優(yōu)點。因此,它被認為是最有希望和可能解決多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問題的技術(shù)之一。多媒體節(jié)點強大的采集能力,導致數(shù)據(jù)量驟增,對節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)存儲、傳輸帶來極大挑戰(zhàn)。圖像壓縮是節(jié)省存儲空間、減少數(shù)據(jù)通信量和節(jié)約帶寬的重要技術(shù)之一。它間接影響網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍、生命周期和工作效率。本文主要圍繞時間同步、地理路由和圖像壓縮三個方面開展研究。
　　

3、 多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對時間同步算法在能耗方面要求更高效、在同步精度方面要求更精確。目前針對時間同步和測距的研究基本都是獨立開展,即使有聯(lián)合研究,也是在時間同步的基礎(chǔ)上,討論測距或定位問題。事實上,時間同步和節(jié)點測距都需要消息交換?；谶@一共性,本文提出了一種基于測距的時間同步算法,協(xié)同實現(xiàn)時間同步和節(jié)點測距,它具有能耗低和同步精度高等特點。首先,逆向分析時間同步和節(jié)點測距之間的關(guān)系。接著,提出基于測距的時間同步算法原理和算法步驟。在

4、同步方面,該算法可實現(xiàn)全網(wǎng)同步以及外同步;在測距方面,該算法可實現(xiàn)相對測距和絕對測距。然后,對算法在通信量和收斂時間方面進行了理論分析。最后,從消息交換量、同步精度、魯棒性等幾個方面驗證了該算法較TPSN(timing-sync protocol for sensor networks)和RBS(reference broadcastsynchronization)有一定優(yōu)勢。
　　 現(xiàn)有的地理路由算法主要集中于研究如何使單包傳

5、輸時的路由性能最優(yōu)。在多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,一次通信的數(shù)據(jù)量較大,如何聯(lián)合信源數(shù)據(jù)特征進行路由是一種新的路由方式。通過分析多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采集的數(shù)據(jù)流特征,本文提出了漸進優(yōu)化的地理路由算法。其設(shè)計的創(chuàng)新之處是:不再以路由一個包的路由性能作為設(shè)計目標,而是將一次會話中所有交互數(shù)據(jù)作為整體,使得平均每包傳輸?shù)穆酚尚阅茏顑?yōu)。通過利用先行包在路由方面的參考信息以優(yōu)化后續(xù)包的路由,實現(xiàn)邊路由邊優(yōu)化。該算法具有收斂于最短路徑、可嵌入其它地理

6、路由算法中的優(yōu)點。本文以將漸進優(yōu)化思想應(yīng)用于GPSR(greedy perimeter statelessrouting)為例,驗證了該路由算法能夠有效地減少GPSR協(xié)議在周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式中由于繞道產(chǎn)生的跳數(shù),平均路由跳數(shù)性能有明顯改善。
　　 在圖像壓縮方面,首先對現(xiàn)有的基于小波變換的嵌入式編碼算法進行了總結(jié),分析了各算法的優(yōu)缺點。然后,在深入分析經(jīng)典壓縮算法SPIHT(Set Partitioning InHierarchica