無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中時(shí)間序列對(duì)齊算法研究及網(wǎng)絡(luò)持久性編碼改進(jìn).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量相互協(xié)作的微小節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有有限的感知、傳輸和計(jì)算能力。節(jié)點(diǎn)以適當(dāng)?shù)姆绞浇M成網(wǎng)絡(luò)，并將它們的感應(yīng)數(shù)據(jù)有機(jī)地關(guān)聯(lián)和融合時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供的能力遠(yuǎn)大于單個(gè)節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)過程控制、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、災(zāi)后救援等多種場(chǎng)合。 時(shí)間同步是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)協(xié)同信息處理的基礎(chǔ)，已經(jīng)有許多針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步算法被提出。這些算法都是通過節(jié)點(diǎn)間定期發(fā)送同步信標(biāo)來(lái)交換時(shí)間值，從而在不同節(jié)點(diǎn)間建立時(shí)間轉(zhuǎn)換關(guān)系

2、，由于時(shí)鐘頻率的漂移，節(jié)點(diǎn)必須不停地發(fā)送同步信標(biāo)來(lái)保持時(shí)間同步，而這會(huì)導(dǎo)致很大的能量消耗，因此大多數(shù)算法都選擇適當(dāng)降低同步精度以節(jié)省能量。寬松的時(shí)間同步使得不同節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻采集的數(shù)據(jù)相對(duì)同一個(gè)參考時(shí)鐘的時(shí)間戳存在差異，從而簇頭或匯聚節(jié)點(diǎn)在對(duì)收集到的多個(gè)具有時(shí)間相關(guān)性的時(shí)間序列進(jìn)行融合操作時(shí)產(chǎn)生誤差。因此，在對(duì)多個(gè)時(shí)間序列進(jìn)行融合前必須先進(jìn)行對(duì)齊操作，使得相同或相近時(shí)刻采集的數(shù)據(jù)對(duì)齊到相同的時(shí)間值上。目前的時(shí)間序列對(duì)齊算法主要用在語(yǔ)音識(shí)

3、別和生物信息學(xué)中，這些算法在適用場(chǎng)景和計(jì)算復(fù)雜度方面均不適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間序列對(duì)齊算法研究得不多，多數(shù)只是在特定應(yīng)用中進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，沒有系統(tǒng)地給出具體的算法設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要應(yīng)用是對(duì)自然災(zāi)害的多發(fā)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，并在災(zāi)難發(fā)生后及時(shí)將災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)視點(diǎn)。然而當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時(shí)部分節(jié)點(diǎn)可能會(huì)失效，如何在災(zāi)難發(fā)生后盡可能多地保存和傳輸已經(jīng)收集到的數(shù)據(jù)是這類網(wǎng)絡(luò)首要考慮的問題。Gro

4、wth Codes是解決此問題的第一個(gè)方案，其基本思想是每個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)地與其鄰居節(jié)點(diǎn)交換保存的數(shù)據(jù)，從而將數(shù)據(jù)盡可能多地保存到網(wǎng)絡(luò)中。然而隨機(jī)選擇鄰居和要交換的數(shù)據(jù)容易導(dǎo)致大量的冗余傳輸，降低數(shù)據(jù)交換的效率。 本文工作包括兩部分內(nèi)容。(1)提出了應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間序列對(duì)齊算法，給出了算法的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在仿真平臺(tái)驗(yàn)證了算法的有效性，并分析了影響算法性能的主要因素。(2)在Growth Codes中引入布隆過濾器來(lái)消除冗余的數(shù)據(jù)