文档介绍：天津大学
硕士学位论文
无线传感器网络数据融合研究及测试床硬件系统设计
姓名:武晓光
申请学位级别:硕士
专业:电工理论与新技术
指导教师:孙雨耕
20070101
要摘关键词:传感器技术、微电子技术、现代网络和无线通信技术的进步,推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络在工业、医疗和民用等诸多领域具有极大的应用价值,因此成为领域中的学科前沿和研究热点。无线传感器网络的基本功能是收集并返回其传感器节点所在检测区域的信息。为保证信息的有效性,无线传感器网络由密集的传感器节点组成。无线传感器网络中单个节点的资源十分有限,特别是在电池能量、处理能力、存储容量和通信带宽等几个方面。这就决定了无线传感器网络的协议栈的设计必须以能量有效性为首要的考虑因素。数据融合是将多份数据或信息进行处理,组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程,达到节省能量的目的。本文介绍了数据融合技术的概念、特点和国内外的研究现状。选择这个题目的意义体现在节约传感器节点的能量、获得更准确的信息和提高数据收集效率。理论上的创新体现在提出一种簇状汇聚头融合算法,实践上解决了测试床硬件结构设计中遇到的问题,得到了相关的实验数据,为以后深入研究打下基础。考虑单一事件驱动的网络环境,基于图论中独立集的理论知识,结合无线传感器节点高密度抛洒的实际应用条件,提出了一种寻找簇状汇聚头来实现数据融合的节能分布式算法。算法包括建立级别梯度场、寻找簇状汇聚头、建立融合树和汇报数据四个过程。在节点密度稠密和稀疏两种情况下,仿真了算法建立融合树的过程。通过数学推导和程序仿真,与最短路由算法进行比较,表明簇状汇聚头融合算法能有效地提高网络的生存期,具有高效能、低延时、可扩展性好、时间复杂度和消息复杂度低的特性。测试床的硬件系统的结构设汁主要利用工业总线来替代无线介质,并通过实验论证这种替代的合理性。在此基础上,简单介绍算法在测试床上的软件实现过程。得到仿真图,验证了算法的有效性。数据融合,中心点,融合树,最短路,事件驱动
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试帆翩签名:乃,:试疙已杉签字日期:吣,月~签字日期:竽旯耭独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤注叁堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学位论文作者签名:日
,导致了低成本、低功耗、微体积传感器节点的出现。这种微传感器节点由传感单元,数据处理单元,通信单元和便携式电源组成芡瓿墒莶杉⑿藕偶嗖夂痛托畔的任务。随着传感器技术和通信技术的发展,无线传感器网络技术开始提出,并因为其应用的广泛性而得到越来越多的重视。无线传感器网络是由一组传感器节点通过无线介质连接构成的无线网络,它采用方式配置大量微型的智能传感器节点,通过节点的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信息。无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是兰妥钪匾5募际踔弧比如在军事应用方面,可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动,智能化的终端可以被大量地装在宣传品、子弹或炮弹壳中,在目标地点撤落下去,形成大面积的监视网络。网络中每个节点的电源是有限的,网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中,更换电源几乎是不可能的事,这势必要求网络功耗要小,以延长网络的寿命,而且要尽最大可能的节省电源消耗。
.、对入网的终端进行身份验证、防止非法用户入侵。相对于那些布置在预先指定地点的传感器网络而言,无线传感器网络可以借鉴方式来配置,当然前提是要有一套合适的通信协议保证网络在无人干预情况下自在无线传感器网络中,数据处理由节点自身完成,这样做的目的是减少无线链路中传送的数据量,只有与其他节点相关的信息才在链路中传送。以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一个特点,由于节点不是预先计划的,而且节点位置也不是预先确定的,