面向大型工程健康監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡基本理論和關鍵技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡具有布線成本低、監(jiān)測精度高、容錯性好、可遠程監(jiān)控、便于診斷與維護等眾多優(yōu)點，在軍事、生態(tài)環(huán)境保護、工程監(jiān)測和醫(yī)療衛(wèi)生等領域有著廣闊的應用前景，其根本任務是準確獲取物理世界的有價值信息。無線傳感器網(wǎng)絡是一個資源受限系統(tǒng)，面臨著計算、存儲與網(wǎng)絡資源等多方面的限制，因此，針對無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構、節(jié)點間數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)的管理等問題展開研究具有十分重要的意義。 本文系統(tǒng)論述了無線傳感器網(wǎng)絡的基本結構，重點分析了網(wǎng)絡層路由

2、算法的特點，對各種流行的路由算法進行了分類和比較。在分析現(xiàn)有網(wǎng)絡層路由協(xié)議的基礎上，本文提出了一種多跳無線傳感器網(wǎng)絡的分層式路由協(xié)議。該協(xié)議的設計遵循節(jié)約能耗的原則，實現(xiàn)了多跳無線傳感器網(wǎng)絡中骨干網(wǎng)生成算法和基于能量代價的簇內最小生成樹路由算法。 在對無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合的基本理論研究的基礎上，本文實現(xiàn)了基于卡爾曼濾波器的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法。并對該方法進行了實驗仿真，仿真結果說明該方法簡單、實用，同時比簡單的傳感器濾波具有更

3、好的數(shù)據(jù)精度。 本文實現(xiàn)了基于劃分查詢區(qū)塊的無線傳感器網(wǎng)絡的多查詢多流數(shù)據(jù)管理算法。通過仿真試驗，可以看出本文算法對多流多查詢的數(shù)據(jù)處理具有明顯的節(jié)約能耗的優(yōu)勢。從數(shù)據(jù)流管理的角度，較好的解決了整個傳感器網(wǎng)絡內的數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，節(jié)省了大量的存儲資源與網(wǎng)絡帶寬，實現(xiàn)了節(jié)約能耗的目的。 在大型工程健康監(jiān)測理論研究的基礎上，本文提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的大型工程健康監(jiān)測的原型系統(tǒng)方案。給出了原型系統(tǒng)的軟硬件設計方案。該原型系統(tǒng)具