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

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有布線成本低、監(jiān)測精度高、容錯(cuò)性好、可遠(yuǎn)程監(jiān)控、便于診斷與維護(hù)等眾多優(yōu)點(diǎn)，在軍事、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、工程監(jiān)測和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，其根本任務(wù)是準(zhǔn)確獲取物理世界的有價(jià)值信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)資源受限系統(tǒng)，面臨著計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)資源等多方面的限制，因此，針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)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(luò)的基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了網(wǎng)絡(luò)層路由

2、算法的特點(diǎn)，對(duì)各種流行的路由算法進(jìn)行了分類和比較。在分析現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，本文提出了一種多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分層式路由協(xié)議。該協(xié)議的設(shè)計(jì)遵循節(jié)約能耗的原則，實(shí)現(xiàn)了多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中骨干網(wǎng)生成算法和基于能量代價(jià)的簇內(nèi)最小生成樹路由算法。 在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的基本理論研究的基礎(chǔ)上，本文實(shí)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(duì)該方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，仿真結(jié)果說明該方法簡單、實(shí)用，同時(shí)比簡單的傳感器濾波具有更

3、好的數(shù)據(jù)精度。 本文實(shí)現(xiàn)了基于劃分查詢區(qū)塊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多查詢多流數(shù)據(jù)管理算法。通過仿真試驗(yàn)，可以看出本文算法對(duì)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(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，節(jié)省了大量的存儲(chǔ)資源與網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)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(chǔ)上，本文提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)方案。該原型系統(tǒng)具