一种基于无线传感器网络应用的数据融合算法.pdfVIP

2011年第4期 大 众 科 技 No．4。2011 (总第 140期 ) DAZHONG KEJI (CumulativelyNo．140) 一 种基于无线传感器网络应用的数据融合算法 赵 凌 张从知 (郑州大学升达经贸管理学院，河南 郑州451191) 【摘 要】数据融合是无线传感器网络 (WSN)的一个关键技术，目的是减少传感器节点间的数据传输量，降低整个网络 的能量消耗和数据冲突，延长全网的生命期。文章针对 WSN 中数据融合与传统的多传感器数据融合进行比较，介绍了WSN 中数据融合的原理和方法，并基于森林防火和贝叶斯方法相结合提 出了一种无线传感器网络数据融合的应用，最后给出了WSN 数据融合所面临的挑战。 【关键词】无线传感器网络；森林防火；贝叶斯方法；数据融合 【中图分类号ITP393 【文献标识码】A 【文章编号】1008—1151f2011)04—0063—02 (一)引言 传，节点的通信代价比较高，单个传感器节点探测到的数据 无线传感器网络 (WirelessSensorNetworks， WSN) 对 sink节点 (汇聚节点)用处不大，最终用户也不关心数据 就是由部署在监测区域 内大量的具有特定功能的传感器节点 是由哪个具体的传感器节点采集的，而且一般情况下被测区 (sensornode)通过 自组织的无线通信方式，形成一个多跳 域 内部或者附近部署了大量的节点采集，它们对同一事件采 的网络系统，从而相互传递信息，协同合作来完成特定任务。 集到的数据是相近或者是相 同的，因此需要进行数据融合 无线传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工 (dataaggregation)。图1给出了无线传感器网络体系结构。 农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、反恐、 危险区域远程控制等许多重要领域都有重要的实用价值，已 经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对 2l世纪产生巨大影响力的技术之一。 传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。 由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且 部署区域环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所 以传感 图1 无线传感器网络体系结构 器节点通过更换 电池的方式来补充能源是不现实的。如何高 效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要 无线传感器网络中的数据融合是指，利用传感器节点的 挑战。 处理能力，先对采集到的或者接收到的其它传感器节点发送 鉴于单个传感器节点的监测范围和可靠性是有限的，在 的多个数据信息进行处理，消除冗余信息，然后再传输处理 部署网络时，需要使传感器节点达到一定的密度 以增强整个 后的信息，消除冗余信息，然后再传输处理后的数据，如图2 网络的鲁棒性和监测信息的准确性，有时甚至需要使多个节 所示 。 点的监测范围互相交叠 。这种监测区域的相互重叠导致邻近 源节点2 源节 点2 节点报告的信息存在一定程度的冗余。 源节 源节 随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗 l 变得很低，绝大部分能量消耗在无线通信模块上。传感器节 亡 == 点传输信息时要比执行计算时更消耗 电能，1比特信息传输 100m距离需要的能量大约相当于执行 3000条指令消耗的能 量，数据融合技术就是从解决这个 问题 出发的。无线传