无线传感器网络中数据融合技术的研究

论文摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）具有部署简单、可自组织、隐蔽性强、网络容错性强等优点，能为很多领域的科学研究提供通信基础。但就目前而言，无线传感器网络在电源能量、计算存储能力以及通信能力等方面仍然存在不足之处，网络生命周期已经成为无线传感器网络得到进一步广泛应用的瓶颈。本文结合无线传感器网络发展背景，介绍了无线传感器网络相关概念及应用实例，阐述了无线传感器的优势、工作模式及无线传感器网络的特点，进而根据无线传感器网络的通信原理和节点的机制，介绍了无线传感器的通信方式，并通过对无线传感器的各种优势的说明，导出了研究无线传感器网络的重大意义，以及无线传感器网络的宏大规模、自组织行、以数据为中心及可靠性强的四大特点。本文通过分析几种常用的数据关联方法，提出了一种基于综合支持度的关联算法。该算法首先运用各观测点迹之间的综合支持度对数据间的支持度进行分析，并选取分类之后的有效数据和补充数据，然后运用最邻近关联算法最终确定局部决策数据。Matlab仿真实验表明，该改进算法能够降低时延并提高关联准确率。本文通过分析无线传感器网络中通用的IEEE802.15.4协议架构、用于网络中时隙分配的超帧与MAC帧的结构，将通过提出基于融合优先级的改进MAC协议，探讨减少传输时延、节省网络能耗，改善网络生命周期的解决方案。具体通过分析数据融合技术，提出了在MAC数据帧头中保留位定义融合帧的标志位，以便在节点接收到数据帧时只要检测帧头中的标志位即可判断是否融合帧的实现方案，并以此为基础，提出了基于融合优先级的改进MAC协议。该协议定义了两种不同优先级的数据帧，分别对应融合帧和非融合帧。协议为两种不同优先级的数据帧定义不同的竞争窗口，调整不同的退避时间，实现根据数据帧的重要程度分两种优先级进行选择性传输。改进MAC协议经NS-2仿真软件验证表明，能有效缩短时延、节省网络能耗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容与组织结构
• 第2章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络的概念
• 2.2 无线传感器网络的工作模式
• 2.3 无线传感器网络特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据关联技术
• 3.1 几种常用的数据关联方法
• 3.1.1 最邻近数据关联（NNDA）
• 3.1.2 联合概率数据关联（JPDA）
• 3.1.3 模糊数据关联（FDA）
• 3.2 一种新型数据关联算法（SNNDA）
• 3.2.1 提出新型关联算法的思想
• 3.2.2 基于综合支持度的关联算法
• 3.3 仿真实现
• 3.4 本章小结
• 第4章 IEEE802.15.4 标准与数据融合技术
• 4.1 IEEE802.15.420
• 4.1.1 协议架构
• 4.1.2 超帧结构
• 4.1.3 MAC 帧结构
• 4.2 数据融合技术
• 4.2.1 数据融合的概念
• 4.2.2 数据融合的两种分类
• 4.3 基于优先级的改进MAC协议
• 4.3.1 基于优先级的改进方案
• 4.3.2 具体实现流程
• 4.3.3 改进方案代码分析
• 4.4 NS-2 仿真平台及实现
• 4.4.1 NS-2 仿真平台介绍
• 4.4.2 802.15.4 的集成步骤
• 4.4.3 仿真场景及参数设置
• 4.4.4 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录