WSN中的一種多傳感器數(shù)據(jù)融合算法及在森林防火中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著人們對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)理論研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域迅速的擴(kuò)展到了我們生活中的各個(gè)方面。野外火災(zāi)的特點(diǎn)是破壞性強(qiáng)、蔓延速度快，采用先進(jìn)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對野外火災(zāi)的早期預(yù)警對保護(hù)野外資源至關(guān)重要。相對于傳統(tǒng)人工巡護(hù)、瞭望塔觀測、飛機(jī)巡航以及衛(wèi)星遙感等傳統(tǒng)的森林火災(zāi)監(jiān)測手段，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低廉、全面感知、準(zhǔn)確性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測中，利用無線傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行森林火災(zāi)預(yù)警也因此成為了國內(nèi)外學(xué)者的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　然而，WSN是資源受限的網(wǎng)絡(luò)，其電池容量、計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和通信帶寬有限，對于森林防火這類大規(guī)模的WSN應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)中存在海量無效的冗余數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的存在不僅對火災(zāi)監(jiān)測毫無意義，而且會(huì)加劇數(shù)據(jù)對無線通信信道的爭奪，使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率、壽命以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性急劇下降。而在眾多的解決上述問題的方案中，數(shù)據(jù)融合是其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)通過對無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集到的

3、不同時(shí)空的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，能夠有效消除WSN中無效的冗余數(shù)據(jù)，同時(shí)可以得到比單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)更準(zhǔn)確、更符合需求的信息。
　　在本文中，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在林火監(jiān)控應(yīng)用中存在的問題，提出了一種分層聚簇?cái)?shù)據(jù)融合算法，來實(shí)現(xiàn)WSN在野外火災(zāi)預(yù)警中的節(jié)能、實(shí)時(shí)、可靠性需求。簇內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)首先使用自適應(yīng)加權(quán)融合算法(AdaptiveWeighted Fusion Algorithm，AWFA）對原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)級融合處理，消除原始數(shù)據(jù)

4、中的冗余成分，減少從簇內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸量;簇頭節(jié)點(diǎn)采用D-S證據(jù)理論建立識(shí)別框架，通過對本簇成員的反饋信號進(jìn)行決策級融合處理，從而得到對火災(zāi)的全局最優(yōu)概率估計(jì)，進(jìn)一步消除了網(wǎng)絡(luò)中的冗余信息，同時(shí)提高了對森林火災(zāi)的識(shí)別精度和WSN的魯棒性。
　　同時(shí)我們還提出了一些火災(zāi)預(yù)警的輔助性算法，包括異質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)同質(zhì)化的方法，節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)值錯(cuò)誤的判斷算法，以及D-S證據(jù)理論證據(jù)沖突的解決方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文算法不僅可以及