面向数据融合的无线传感器网络自适应路由机制研究

来源 :河北工程大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yap1711
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随着传感器技术、嵌入式计算、无线通信等技术的发展,无线传感器网络将会得到越来越广泛的关注,无线传感器网络中的路由协议和数据融合技术都是无线传感器网络关键技术,将两者有效地结合有利于提高整个网络的性能。无线传感器网络的带宽、能量和吞吐量均十分有限,而且经常布设在恶劣的坏境中,所以在无线传感器网络路由协议研究过程中,不仅要求网络不仅能够及时准确地将采集数据传送至汇聚节点,而且要求在路由过程中实现网络负载均衡并提高能量利用效率。而无线传感器网络应用相关性的特点决定了其路由算法的设计和研究需要以具体的应用环境为载体,因此本文以煤矿井下的结构为网络节点分布环境,对无线传感器网络路由算法进行设计研究,以低能耗、动态性为目标结合数据融合技术对无线传感器网络数据传输过程中的选路和节能问题进行研究,主要工作和成果如下:(1)研究了无线传感器网络以及其路由协议的特点和关键技术,以及无线传感器网络路由协议的设计准则,并对无线传感器网络中主要的平面型路由协议和层次型路由协议进行了分析研究,明确各算法的优缺点。(2)对无线传感器网络数据融合技术的体系结构进行研究。从无线传感器网络数据融合的研究层次上对网络层、应用层以及独立的数据融合层中的数据融合技术的实现进行分析,而后研究了无线传感器网络数据融合的相关模型。(3)对带状网络的路由算法进行设计,提出一种适应于该环境的动态路由算法。以煤矿井下为具体应用环境,针对带状网络特点采用人工部署节点方式建立网络路由模型,在此基础上通过梯度场的建立和动态路由选择两对路由算法进行详细设计,提出一种带状网络下的动态路由算法,将网络中各跳数的节点能耗平均到其所在的梯度区域上,实现路由过程中的网络能耗均衡。(4)在带状无线传感器网络动态路由的基础上提出一种基于数据融合的路由算法。主要以数据融合的算法为研究对象,从路由驱动的融合算法以数据为中心的特点出发,结合数据融合的衡量指标对数据融合算法进行分析。而后结合阀值、优先级的设定以及睡眠机制等数据融合方法对动态路由算法进行优化,在一定程度上降低了网络的能耗,提升网络性能。
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