基于數(shù)據(jù)融合的無線傳感器網(wǎng)絡路由算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSN)綜合了傳感器、嵌入式計算以及無線通信等技術,是多學科交叉形成的新興前沿研究領域。WSN具有節(jié)點數(shù)量大、能量受限、數(shù)據(jù)冗余等特性,如何降低WSN數(shù)據(jù)傳輸流量、減少能耗、提高數(shù)據(jù)準確性和傳輸效率是WSN所面臨的重要挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)融合技術正是以減少冗余數(shù)據(jù)、提高數(shù)據(jù)收集效率、降低通信流量、節(jié)省能量、增強數(shù)據(jù)準確性、獲取綜合性信息為目的,這就使得數(shù)據(jù)融合技術成為當前WSN研究

2、的重要課題之一。
　　本文結合國家自然科學基金項目的研究內(nèi)容,以鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)為背景,綜合數(shù)據(jù)融合和網(wǎng)絡層路由協(xié)議的優(yōu)勢,提出基于數(shù)據(jù)融合的異構能量均衡(Heterogeneous Energy Balancing,簡稱HEB)路由協(xié)議。本論文主要研究工作包括:
　　(1)綜述了無線傳感器網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)融合技術的研究現(xiàn)狀。針對WSN中的典型路由結構進行的分析和比較,發(fā)現(xiàn)WSN中的層次路由結構具有反應速度快、可擴展性好、便

3、于管理、有利于分布式算法應用、適合于大規(guī)模網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合的特點。通過對LEACH路由協(xié)議的分析,指出了LEACH協(xié)議存在不足,以及WSN中簇頭分布、簇頭數(shù)目、簇頭選擇方式、簇頭數(shù)據(jù)融合能力和方式都會影響WSN的網(wǎng)絡性能。
　　(2)對于數(shù)據(jù)融合算法,本論文提出了一種層次數(shù)據(jù)融合方法,包括低層次數(shù)據(jù)融合和高層次數(shù)據(jù)融合。低層次數(shù)據(jù)融合采用格拉布斯準則和順序加權算法,可以對故障節(jié)點或惡意節(jié)點發(fā)送的錯誤數(shù)據(jù)進行剔除以及對數(shù)據(jù)進行加權融合。

4、高層次數(shù)據(jù)融合是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡,克服了鎢礦尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)中浸潤線參數(shù)測量困難的問題。通過與平均值算法、高斯型加權算法比較,仿真結果表明,本文融合算法的融合效率更高,得到的信息更準確。
　　(3)對于路由算法,針對LEACH路由協(xié)議存在的不足,對LEACH路由協(xié)議進行了改進,提出了HEB路由協(xié)議。該協(xié)議優(yōu)化了簇頭節(jié)點個數(shù)、簇頭的選擇以及數(shù)據(jù)傳輸路徑,使簇頭的選擇、數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂礁鼮楹侠?網(wǎng)絡的能耗更加均衡。
　　(4)將