多媒體無線傳感器網絡中若干算法研究.pdf

1、隨著制造工業(yè)的同益進步、傳感器網絡廣泛深入的應用和用戶對網絡具有多媒體功能的迫切需求,多媒體無線傳感器網絡受到前所未有的關注。它具有采集信息豐富、數據通信量巨大、各處理單元能耗相當等個性特點。正是這些特點,使得傳統標量無線傳感器網絡的研究成果難以直接移植到多媒體無線傳感器網絡之中。在多媒體無線傳感器網絡的各分支研究中,時間同步、路由協議和圖像壓縮都屬于它的關鍵技術。其中,時間同步是任何分布式處理系統的支撐技術。精確的時間同步是實現傳感器

2、網絡協同工作、定位、移動目標跟蹤等技術的基礎。地理路由具有分布式決策、復雜度低、可擴展性強和能量相對高效等優(yōu)點。因此,它被認為是最有希望和可能解決多媒體傳感器網絡路由問題的技術之一。多媒體節(jié)點強大的采集能力,導致數據量驟增,對節(jié)點和網絡存儲、傳輸帶來極大挑戰(zhàn)。圖像壓縮是節(jié)省存儲空間、減少數據通信量和節(jié)約帶寬的重要技術之一。它間接影響網絡的應用范圍、生命周期和工作效率。本文主要圍繞時間同步、地理路由和圖像壓縮三個方面開展研究。
　　

3、 多媒體無線傳感器網絡對時間同步算法在能耗方面要求更高效、在同步精度方面要求更精確。目前針對時間同步和測距的研究基本都是獨立開展,即使有聯合研究,也是在時間同步的基礎上,討論測距或定位問題。事實上,時間同步和節(jié)點測距都需要消息交換?；谶@一共性,本文提出了一種基于測距的時間同步算法,協同實現時間同步和節(jié)點測距,它具有能耗低和同步精度高等特點。首先,逆向分析時間同步和節(jié)點測距之間的關系。接著,提出基于測距的時間同步算法原理和算法步驟。在

4、同步方面,該算法可實現全網同步以及外同步;在測距方面,該算法可實現相對測距和絕對測距。然后,對算法在通信量和收斂時間方面進行了理論分析。最后,從消息交換量、同步精度、魯棒性等幾個方面驗證了該算法較TPSN(timing-sync protocol for sensor networks)和RBS(reference broadcastsynchronization)有一定優(yōu)勢。
　　 現有的地理路由算法主要集中于研究如何使單包傳

5、輸時的路由性能最優(yōu)。在多媒體無線傳感器網絡中,一次通信的數據量較大,如何聯合信源數據特征進行路由是一種新的路由方式。通過分析多媒體無線傳感器網絡中采集的數據流特征,本文提出了漸進優(yōu)化的地理路由算法。其設計的創(chuàng)新之處是:不再以路由一個包的路由性能作為設計目標,而是將一次會話中所有交互數據作為整體,使得平均每包傳輸的路由性能最優(yōu)。通過利用先行包在路由方面的參考信息以優(yōu)化后續(xù)包的路由,實現邊路由邊優(yōu)化。該算法具有收斂于最短路徑、可嵌入其它地理

6、路由算法中的優(yōu)點。本文以將漸進優(yōu)化思想應用于GPSR(greedy perimeter statelessrouting)為例,驗證了該路由算法能夠有效地減少GPSR協議在周邊轉發(fā)模式中由于繞道產生的跳數,平均路由跳數性能有明顯改善。
　　 在圖像壓縮方面,首先對現有的基于小波變換的嵌入式編碼算法進行了總結,分析了各算法的優(yōu)缺點。然后,在深入分析經典壓縮算法SPIHT(Set Partitioning InHierarchica