無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的技術(shù)和物理基礎(chǔ)，能源的有效利用是其最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一。本文從節(jié)約能源、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命的角度研究了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集協(xié)議和數(shù)據(jù)融合算法，主要研究成果有以下三個(gè)方面：
　　1、提出了高效節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集協(xié)議DEEC-MR。協(xié)議中節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身剩余能量競(jìng)爭(zhēng)簇首，每個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)根據(jù)相鄰簇首節(jié)點(diǎn)與基站的距離、剩余能量等信息尋找父簇首節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造一顆以匯聚節(jié)點(diǎn)為根的近優(yōu)最小匯集樹。簇首將采集到的數(shù)據(jù)聚合后沿匯集樹

2、以多跳的方式傳輸至匯聚節(jié)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)證明協(xié)議能有效降低網(wǎng)絡(luò)能耗，與其他兩種數(shù)據(jù)收集協(xié)議(LEACH，PEGASIS)相比，DEEC-MR不僅能顯著延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，同時(shí)使能耗均勻分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使節(jié)點(diǎn)失效時(shí)間集中在最后，避免部分節(jié)點(diǎn)過早失效，具備很高的可靠性。
　　2、提出了特征層數(shù)據(jù)融合算法FLAKP。算法建立在DEEC-MR協(xié)議的基礎(chǔ)上，以簇為執(zhí)行單位。簇中每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)把采集到的數(shù)據(jù)通過卡爾曼濾波器濾波后把結(jié)果傳輸給簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)

3、行主成分分析。仿真實(shí)驗(yàn)證明了FLAKP融合算法在保存大部分信息的同時(shí)有效降低了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大時(shí)算法可以更有效地利用網(wǎng)絡(luò)能量，有較好的能量有效性、可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。
　　3、提出了決策層數(shù)據(jù)融合算法DLAAKP。算法在DEEC-MR特征層數(shù)據(jù)融合算法的基礎(chǔ)上，由簇首把主成分分析得出的第一主成分對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)，若神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸出為異常則發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)證明融合算法可以對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的狀態(tài)做出正確的