無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息交換平臺的數(shù)據(jù)收集算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在無線通信環(huán)境下的強大數(shù)據(jù)處理潛能受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,如何從復(fù)雜多變的傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中獲取準(zhǔn)確而有效的信息,已然成為一個比較活躍的研究課題。隨著數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷更新,使得垂直數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)間的互操作性越來越必要,網(wǎng)絡(luò)的無縫通信和數(shù)據(jù)共享越來越迫切。文章提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的信息交換平臺,搭建針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)數(shù)據(jù)之間有效共享的、通用的信息交互服務(wù)框架,并著重對信息交換平臺中的數(shù)據(jù)收集策略進行了研究

2、。主要的工作包括以下幾個方面:
　　針對傳感器網(wǎng)絡(luò)多流異構(gòu)的數(shù)據(jù)特征,構(gòu)建了一個通用的,面向服務(wù)的數(shù)據(jù)集成平臺。平臺主要解決數(shù)據(jù)如何獲取,哪個應(yīng)用對其感興趣,以及數(shù)據(jù)如何被應(yīng)用使用的問題。信息交換平臺將數(shù)據(jù)提供者與使用者相隔離,使得這些用戶任務(wù)不會受到數(shù)據(jù)物理位置的影響,也不會受到需要存取數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用個數(shù)的制約,從而實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)流在應(yīng)用層的交互。
　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息交換平臺中,提出了一種基于能量水平的數(shù)據(jù)收集算法,并

3、給出了傳感器網(wǎng)絡(luò)性能新的評價指標(biāo)。傳統(tǒng)的多播路由算法能夠控制數(shù)據(jù)傳送的延時和網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗,通過目的節(jié)點之間共享盡可能長的路徑來降低多播樹的總消耗。基于能量水平的數(shù)據(jù)收集算法將節(jié)點剩余能量這一參數(shù)引入到快速低代價最短路徑樹算法中,在選擇最優(yōu)的路徑時充分考慮節(jié)點的能量水平,優(yōu)先選擇能量水平高的節(jié)點。從而在確保最短路徑的基礎(chǔ)上,最大限度地延長網(wǎng)絡(luò)的生存期。仿真實驗也進一步證明了算法的有效性和優(yōu)越性。
　　以基于最小跳數(shù)場的路由協(xié)議為例,

4、提出一種最大化能量利用率的數(shù)據(jù)收集算法MEURP。MEURP算法利用無線傳輸?shù)奶匦詷?gòu)建最小跳數(shù)場,為了緩解洪泛機制所帶來的網(wǎng)絡(luò)擁塞,MEURP引進一種停止等待協(xié)議。確保數(shù)據(jù)廣播沿著一個跳數(shù)距離逐漸增大的方向進行,避免了全方位的、反復(fù)和冗余的洪泛傳播。仿真實驗也給出了停止等待協(xié)議與洪泛機制在路由建立時間和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載方面的性能比較。在數(shù)據(jù)傳輸過程中,MEURP采用基于路由表驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳遞方式,使信息沿著梯度下降的方向傳輸,同時優(yōu)先考慮下一跳節(jié)

5、點的剩余能量,保證在完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r,盡量平衡和合理利用不同梯度節(jié)點的能量。實驗表明MEURP與典型的梯度路由算法相比,具備較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　應(yīng)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)海量的數(shù)據(jù)流,提出了一種基于卡爾曼濾波模型的數(shù)據(jù)收集策略。這種基于預(yù)測的信息收集模式傳遞了一種近似的數(shù)據(jù)傳輸概念,并在此基礎(chǔ)上論述了基于卡爾曼濾波模型的多步預(yù)測算法FLSP。FLSP算法運用卡爾曼濾波器對數(shù)據(jù)感知過程進行建模,分析數(shù)據(jù)在時序空間上的連續(xù)性,建立相應(yīng)的