無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能的數(shù)據(jù)聚集協(xié)議的研究.pdf

1、隨著低功耗無線通信技術(shù)、微電子技術(shù)、微型傳感器等技術(shù)的發(fā)展，使得能夠在微小傳感器內(nèi)集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等多種功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)。如何高效利用傳感器節(jié)點(diǎn)的能量進(jìn)行數(shù)據(jù)收集是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中需要解決的關(guān)鍵問題之一。 本文提出了一種節(jié)能的基于擬合的數(shù)據(jù)收集模型。基于該模型，傳感器節(jié)點(diǎn)每收集若干輪監(jiān)測數(shù)據(jù)則對其進(jìn)行擬合，以構(gòu)造相應(yīng)的擬合函數(shù)；節(jié)點(diǎn)將擬合函數(shù)的系數(shù)及相關(guān)參

2、數(shù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，從而避免了傳輸大量的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)。并對該模型進(jìn)行了改進(jìn)，節(jié)點(diǎn)對擬合函數(shù)選取若干個特征點(diǎn)，并將特征點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)利用接收到的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)生成擬合函數(shù)并還原監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步減少了數(shù)據(jù)的傳輸量。理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)表明該協(xié)議在保證數(shù)據(jù)的精度的同時可以大大減少數(shù)據(jù)傳輸量，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。 本文還提出了基于雙預(yù)測的數(shù)據(jù)聚集協(xié)議，其基本思想是在傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)兩端同時進(jìn)行預(yù)測，兩端通過使用相同的歷

3、史數(shù)據(jù)獲得一致的預(yù)測值。節(jié)點(diǎn)利用其歷史數(shù)據(jù)預(yù)測監(jiān)測值，然后與實(shí)際監(jiān)測值比較。節(jié)點(diǎn)根據(jù)兩者的差值是否大于閾值決定是否需要將監(jiān)測值發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。理論分析和模擬研究表明該協(xié)議可以大大減少數(shù)據(jù)傳輸量，從而延長網(wǎng)絡(luò)生命期。 現(xiàn)有文獻(xiàn)提出了多種數(shù)據(jù)收集方法，它們大多數(shù)都是在數(shù)據(jù)傳輸過程中來為數(shù)據(jù)選擇能量消耗少的路由路徑及減少節(jié)點(diǎn)間監(jiān)測數(shù)據(jù)的冗余。實(shí)際上，通過這些方法節(jié)約的能量仍然有限。本文中設(shè)計(jì)了基于多項(xiàng)式擬合及基于雙預(yù)測的數(shù)據(jù)聚集協(xié)議，