無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署及數(shù)據(jù)收集技術研究.pdf

1、數(shù)據(jù)收集是無線傳感器網(wǎng)絡中一個重點研究的問題，而節(jié)點部署則是數(shù)據(jù)收集的基礎。通常，傳感器節(jié)點由能量有限的電池供電，難以維持長期的網(wǎng)絡生命周期，而且傳感器節(jié)點數(shù)量的增加往往會影響網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，制約著無線傳感器網(wǎng)絡在各領域的實際應用。如何提高網(wǎng)絡的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集的關鍵。因此，本文對傳感器節(jié)點部署及數(shù)據(jù)收集中分簇路由、數(shù)據(jù)融合等關鍵問題進行研究。在最優(yōu)節(jié)點部署的基礎上，提出了分簇壓縮感知無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集技術。主要研究工

2、作如下：
　　1）為了降低無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集的成本和復雜度，須要減少組網(wǎng)節(jié)點數(shù)量，但少數(shù)節(jié)點難以同時保證系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的完整與精確。對于這一問題，在區(qū)域分塊的基礎上，提出了一種基于克里金插值的部署算法。該方法首先采用規(guī)則網(wǎng)格對分塊區(qū)域進行節(jié)點的預部署，然后考慮節(jié)點感知數(shù)據(jù)的空間相關性，假設每個節(jié)點輪流為被減去的節(jié)點，利用克里金對該減去節(jié)點的數(shù)據(jù)進行插值估計；最后通過估計誤差選出最優(yōu)剔除的節(jié)點。對模擬及真實數(shù)據(jù)的仿真表明，本文提出

3、的部署方法可以有效地減少部署節(jié)點個數(shù)，同時完整精確地收集工作區(qū)域的數(shù)據(jù)。
　　2）針對無線傳感器網(wǎng)絡能量消耗不均衡的問題，提出了一種基于距離的粒子群分簇路由算法。此方法在滿足一定能量的條件下，綜合考慮簇頭到基站和簇頭到簇內節(jié)點距離的關系來更新目標函數(shù)，使得節(jié)點到基站的距離越近及距離其他節(jié)點距離小的節(jié)點成為簇頭的概率越大。仿真結果表明，基于距離的粒子群分簇算法可以有效地均衡能量的消耗，延長網(wǎng)絡生命周期。
　　3）原始數(shù)據(jù)越壓縮

4、節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越小，消耗的能量也相對越少，有利于延長網(wǎng)絡的生命周期，但高壓縮往往會影響數(shù)據(jù)的重構精度。針對數(shù)據(jù)重構精度與能量消耗的矛盾，本文在考慮無線傳感器網(wǎng)絡收集的數(shù)據(jù)存在稀疏性的基礎上，提出基于分簇壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集方法。該方法利用改進的(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)LEACH分簇協(xié)議對隨機布置的傳感器節(jié)點進行簇頭選擇繼而形成簇，每個簇的簇頭采用高斯隨機矩陣對簇內