無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息交換平臺(tái)的數(shù)據(jù)收集算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線通信環(huán)境下的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理潛能受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,如何從復(fù)雜多變的傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中獲取準(zhǔn)確而有效的信息,已然成為一個(gè)比較活躍的研究課題。隨著數(shù)據(jù)融合技術(shù)的不斷更新,使得垂直數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)間的互操作性越來(lái)越必要,網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫通信和數(shù)據(jù)共享越來(lái)越迫切。文章提出一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的信息交換平臺(tái),搭建針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)數(shù)據(jù)之間有效共享的、通用的信息交互服務(wù)框架,并著重對(duì)信息交換平臺(tái)中的數(shù)據(jù)收集策略進(jìn)行了研究

2、。主要的工作包括以下幾個(gè)方面:
　　針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)多流異構(gòu)的數(shù)據(jù)特征,構(gòu)建了一個(gè)通用的,面向服務(wù)的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。平臺(tái)主要解決數(shù)據(jù)如何獲取,哪個(gè)應(yīng)用對(duì)其感興趣,以及數(shù)據(jù)如何被應(yīng)用使用的問(wèn)題。信息交換平臺(tái)將數(shù)據(jù)提供者與使用者相隔離,使得這些用戶任務(wù)不會(huì)受到數(shù)據(jù)物理位置的影響,也不會(huì)受到需要存取數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用個(gè)數(shù)的制約,從而實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)流在應(yīng)用層的交互。
　　在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息交換平臺(tái)中,提出了一種基于能量水平的數(shù)據(jù)收集算法,并

3、給出了傳感器網(wǎng)絡(luò)性能新的評(píng)價(jià)指標(biāo)。傳統(tǒng)的多播路由算法能夠控制數(shù)據(jù)傳送的延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗,通過(guò)目的節(jié)點(diǎn)之間共享盡可能長(zhǎng)的路徑來(lái)降低多播樹的總消耗?；谀芰克降臄?shù)據(jù)收集算法將節(jié)點(diǎn)剩余能量這一參數(shù)引入到快速低代價(jià)最短路徑樹算法中,在選擇最優(yōu)的路徑時(shí)充分考慮節(jié)點(diǎn)的能量水平,優(yōu)先選擇能量水平高的節(jié)點(diǎn)。從而在確保最短路徑的基礎(chǔ)上,最大限度地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。仿真實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證明了算法的有效性和優(yōu)越性。
　　以基于最小跳數(shù)場(chǎng)的路由協(xié)議為例,

4、提出一種最大化能量利用率的數(shù)據(jù)收集算法MEURP。MEURP算法利用無(wú)線傳輸?shù)奶匦詷?gòu)建最小跳數(shù)場(chǎng),為了緩解洪泛機(jī)制所帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擁塞,MEURP引進(jìn)一種停止等待協(xié)議。確保數(shù)據(jù)廣播沿著一個(gè)跳數(shù)距離逐漸增大的方向進(jìn)行,避免了全方位的、反復(fù)和冗余的洪泛傳播。仿真實(shí)驗(yàn)也給出了停止等待協(xié)議與洪泛機(jī)制在路由建立時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載方面的性能比較。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,MEURP采用基于路由表驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳遞方式,使信息沿著梯度下降的方向傳輸,同時(shí)優(yōu)先考慮下一跳節(jié)

5、點(diǎn)的剩余能量,保證在完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí),盡量平衡和合理利用不同梯度節(jié)點(diǎn)的能量。實(shí)驗(yàn)表明MEURP與典型的梯度路由算法相比,具備較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　應(yīng)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)海量的數(shù)據(jù)流,提出了一種基于卡爾曼濾波模型的數(shù)據(jù)收集策略。這種基于預(yù)測(cè)的信息收集模式傳遞了一種近似的數(shù)據(jù)傳輸概念,并在此基礎(chǔ)上論述了基于卡爾曼濾波模型的多步預(yù)測(cè)算法FLSP。FLSP算法運(yùn)用卡爾曼濾波器對(duì)數(shù)據(jù)感知過(guò)程進(jìn)行建模,分析數(shù)據(jù)在時(shí)序空間上的連續(xù)性,建立相應(yīng)的