学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无线传感器网络中不确定数据处理的研究

作　者: 何丽娟
导　师: 张进；周鸣争
学　校: 安徽工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络不确定数据估计查询紧致集
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 41次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

无线传感器网络(WSN)是门综合学科,它增加了人类获取信息方法,拓展了人与自然的交互能力,其中不确定数据的研究工作正如火如荼,在很多领域的关键技术取得了较大的进展,其原因主要有以下几点：(1)有着广泛的应用基础。不确定数据大多都具有监测性质,迫切需要良好地解决不确定性能的方案,且这个应用本身也是一个变化的过程,增加了解决问题的复杂化。(2)无线传感器网络中的不确定数据管理仍有大量问题需要研究。由于传感器节点本身的限制,及离散式网络传输和数据采集与连续变化的物理量本身就存在不可避免的矛盾。从本质上说,这些数据都是不确定数据,因此常选用概率模型来记录数据,使得很多原本适用于传统数据库的核心技术需要改进或不再适用,新的数据处理方法的需求也随之而生。本文结合无线传感器网络中信息融合若干关键技术的研究成果,围绕数据处理算法,开展了无线传感器网络中不确定数据的研究,主要内容包括：(1)无线传感器网络及不确定数据；(2)不确定数据的时-空相关性的估计算法；(3)滑动窗口和Top-k查询关键技术；(4)基于缓冲区的改进算法框架。取得的主要成果如下：(1)通过对无线传感器网络体系结构的深入研究,分析其网络的特点,并给出研究框架和形式化描述,深入研究了传统数据处理的相关关键技术,以及不确定数据面临的挑战。(2)针对数据元组本身所产生的不确定性,通过利用WSN节点的历史数据,并结合了Hermite和DESM模型,提出利用感知数据的时-空相关性的估计算法。该算法能针对不同的应用环境,根据采集数据的变化特点自适应调整时间和空间模型的权值对不确定数据进行估计,其中自适应的实现是通过人工智能中的BP算法,对邻节点的选择也有改进,由于WSN的空间数据在较短的时间内变化不大,可近似的认为是相对比较稳定的,通过把目标值改成最近的历史数据进行比较,求取最近邻近节点。该算法估计结果不仅曲线光滑而且充分利用周边资源,取得较好的估计效果,提高了无线网络的可靠性,实验表明该算法有较好的稳定性和较高的估计精度。(3)针对不确定数据的概率模型,根据概率区间及其概率分布函数,不确定数据模型的概率性查询能得出比传统方法查询的结果更可信、更有用并具有一定概率作参考。详细介绍了滑动窗口模型和各种查询的计算方法,给出问题的定义,分析研究了的紧致集。首先通过两个邻近紧致集的区别来消除这些冗余,实现压缩冗余数据；其次,利用一个超集,减少元组到达时更新紧致集的个数；再次,通过k*H大小的缓冲区来保存最近的两个元组,实时更新滑动窗口中对查询起到作用的紧致集,再批次更新其它紧致集。逐步提出优化紧致集的方法,改进算法的时间复杂度和空间复杂度,并利用滑动窗口和Top_k查询技术的结合,通过一个统一框架,满足各种查询,以此提高查询效率。由学术转入商业的无线传感器网络有着巨大的机遇,但由于各方面的研究不太成熟也伴随着挑战,如网络传输错误、测量误差等都无法完全从根本上消除,节点本身的数据与现实世界有着本质的差别,不确定数据处理问题将会引起更多学者的关注,因此仍然存在较多的工作需要完成和发展。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-12
目录  12-14
第一章绪论  14-19
  1.1 课题背景及其研究意义  14-16
  1.2 无线传感器网络研究  16-17
  1.3 不确定数据处理研究  17
  1.4 本文的研究内容与章节安排  17-19
第二章无线传感器网络、不确定数据概述  19-29
  2.1 无线传感器网络概述  19-23
    2.1.1 无线传感器网络概念及主要特征  19-21
    2.1.2 无线传感器网络体系结构  21-22
    2.1.3 与传统AD HOC网络的比较  22-23
  2.2 不确定数据处理概述  23-29
    2.2.1 不确定数据及其产生的原因  23-25
    2.2.2 不确定数据的研究现状  25-26
    2.2.3 不确定数据模型  26-29
第三章无线传感器网络中不确定数据的估计算法  29-37
  3.1 算法设计思想  29
  3.2 基本概念  29-31
    3.2.1 Hermite模型  29-30
    3.2.2 DESM模型  30-31
  3.3 HD算法  31-33
    3.3.1 改进最近邻节点的选择  32
    3.3.2 权值调节  32
    3.3.3 算法描述  32-33
  3.4 仿真与结果分析  33-36
    3.4.1 数据集和实验平台  33
    3.4.2 仿真结果与分析  33-36
  3.5 结束语  36-37
第四章无线传感器网络中不确定数据查询算法  37-55
  4.1 滑动窗口的模型  37-38
  4.2 TOP_K查询  38-39
  4.3 算法实现  39-53
    4.3.1 问题定义  40
    4.3.2 紧致集  40-42
    4.3.3 滑动窗口应用  42-48
    4.3.4 支持其它top_k查询  48-50
    4.3.5 仿真结果与分析  50-53
  4.4 结束语  53-55
第五章总结与展望  55-58
  5.1 论文总结  55-56
  5.2 工作展望  56-58
参考文献  58-61
攻读学位期间发表的学术论文目录  61-62
致谢  62

无线传感器网络中不确定数据处理的研究

内容摘要

全文目录

相似论文