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面向数据融合的无线传感器网络自适应路由机制研究

作　者: 刘云飞
导　师: 赵继军
学　校: 河北工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 路由协议 数据融合 带状网络 能量均衡
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究目的及意义  12
  1.3 相关研究现状  12-15
    1.3.1 路由协议和数据融合  12-14
    1.3.2 煤矿井下管理信息化  14-15
  1.4 研究内容和组织结构  15-17
    1.4.1 论文研究内容  15-16
    1.4.2 论文组织结构  16-17
第2章 无线传感器网络及其路由协议  17-27
  2.1 无线传感器网络概述  17-21
    2.1.1 无线传感器网络特点  17-18
    2.1.2 无线传感器网络关键技术  18-20
    2.1.3 无线传感器网络应用领域  20-21
  2.2 无线传感器网络路由协议  21-26
    2.2.1 无线传感器网络路由协议设计准则  21-22
    2.2.2 典型无线传感器网络路由协议分析  22-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 无线传感器网络数据融合体系结构分析  27-36
  3.1 无线传感器网络数据融合概述  27
  3.2 无线传感器网络数据融合的作用  27-29
  3.3 无线传感器网络数据融合层次结构分析  29-31
    3.3.1 网络层的数据融合  29
    3.3.2 应用层的数据融合  29-30
    3.3.3 独立的数据融合层  30-31
  3.4 无线传感器网络数据融合分类模型  31-35
    3.4.1 基于节点处理层次的数据融合  31-32
    3.4.2 基于数据变化量的数据融合  32-33
    3.4.3 基于信息抽象层次的数据融合  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 带状无线传感器网络动态路由算法设计  36-44
  4.1 带状无线传感器网络概述  36-37
  4.2 带状无线传感器网络路由模型  37-38
  4.3 动态路由算法设计  38-40
    4.3.1 梯度场建立  38-39
    4.3.2 动态路由选择  39-40
  4.4 算法仿真测试与分析  40-43
    4.4.1 仿真工具选择  40-42
    4.4.2 算法测试与分析  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章 基于带状网络路由的数据融合算法研究  44-59
  5.1 无线传感器网络路由中的数据融合  44-46
    5.1.1 AC 路由和DC 路由  44-45
    5.1.2 路由驱动的数据融合机制  45-46
  5.2 数据融合算法衡量标准  46-47
    5.2.1 融合度  46-47
    5.2.2 能耗对比  47
    5.2.3 时延标准  47
  5.3 带状网络数据融合路由算法  47-57
    5.3.1 算法思想  48-49
    5.3.2 算法设计  49-51
    5.3.3 算法实现  51-53
    5.3.4 算法仿真  53-57
  5.4 本章小结  57-59
结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
作者简介  66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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