环境感知应用中节能信息收集算法研究

【摘要】：无线传感器网络因其易部署,采集数据多样、实时、长期等优势被广泛应用在环境感知中。同时无线传感器网络因其固有的资源有限性(如能量等),使得节能的意义不言而喻。如何降低能耗已经成为无线传感器网络在环境感知应用中的重要课题,需要将其贯穿到整个应用的各个环节,激发其更大的应用潜力。本文重点讨论了环境感知应用中两种不同需求的信息收集节能算法。 论文分析了环境感知应用中的原始信息(raw data)和特征信息两种信息获取需求,深入探讨了信息收集及其节能算法。并针对上述两种信息获取需求分别提出了相应的节能算法。 针对原始信息收集,提出了网络层的异步休眠调度策略。大粒度的休眠调度和避免精确时间同步的时间差维护有效地降低了能耗,形成高效的原始信息收集算法,保证系统在较低的占空比下进行长期的环境原始信息收集。对于实际节点内部时钟差异造成的时间偏移问题提出了节能的顺带时间修正方法。 针对特征信息收集,提出了一种基于比例分配的分层随机抽样、精度可调的近似聚合算法。该算法不需要全部的感知数据参与聚合,在保证结果符合一定精度要求的前提下,对网络进行抽样,形成高效的特征信息收集算法。通过减少信息传输量降低网络能耗。 实验表明,本文提出的算法充分考虑环境感知中不同信息收集的技术特点,可以有效地达到节能、延长化网络寿命的目的。 【关键词】：无线传感器网络 节能 信息收集 休眠调度 近似聚合
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 目录3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景8-12
• 1.1.1 无线传感器网络概述8-9
• 1.1.2 无线传感器网络特点9-10
• 1.1.3 无线传感器网络的环境感知应用10-12
• 1.2 研究意义和目标12-14
• 1.2.1 研究意义12-13
• 1.2.2 研究内容13-14
• 1.3 论文组织14-16
• 第二章 环境感知应用中的信息收集与节能分析16-28
• 2.1 环境感知中的信息获取需求16-17
• 2.2 无线传感器网络信息收集17-21
• 2.2.1 原始信息收集17-18
• 2.2.2 特征信息收集18-21
• 2.3 无线传感器网络的能耗问题21-23
• 2.4 相关技术及研究现状23-26
• 2.4.1 休眠调度24-25
• 2.4.2 近似数据聚合25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 基于异步休眠调度的原始信息收集算法28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 ADD算法描述29-34
• 3.3 异步休眠调度34-37
• 3.3.1 调度维护34-35
• 3.3.2 ACK时间差修正35-37
• 3.4 实验及结果分析37-40
• 3.4.1 能量消耗37-40
• 3.4.2 时间差修正40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 基于分层随机抽样的特征信息收集算法42-54
• 4.1 理论基础42-44
• 4.1.1 基于(ε,δ)的近似聚合42-44
• 4.1.2 比例分配的分层随机抽样44
• 4.2 A2S2算法44-48
• 4.2.1 A2S2算法概述44-45
• 4.2.2 A2S2算法实现45-47
• 4.2.3 聚合值的维护47-48
• 4.3 仿真实验及结果分析48-54
• 4.3.1 算法性能实验与分析49-51
• 4.3.2 能量消耗实验与分析51-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 本文总结54-55
• 5.2 未来展望55-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士学位期间的科研成果62-64
• 致谢64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于ZigBee技术的无线传感器网络在油田的应用研究    李明涛;

什么是无线传感器网络(WSN)    

无线传感器网络:一种低功耗、无线型应用    Iboun Taimiya Sylla;

无线传感器的网络技术应用分析    吕晓峰;

无线传感器网络软硬件组成综述    黄理;张晋;

无线传感器网络数据融合技术研究    马新华;

无线传感器网络在军事领域中的应用研究    党月芳;

无线传感器网络防攻击技术研究    何泾沙;张旸;张玉强;徐晶;

Zigbee在无线传感器网络中的应用    潘恒曦;辛旺;范蟠果;

IPv6在无线传感器网络中的应用研究    王健;

基于无线传感器网络的室内定位系统    郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;

基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究    徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;

无线传感器网络的滚动时域状态估计方法    骆吉安;柴利;

无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)    曹芳菲;何文麟;陈红;

基于无线传感器网络的普适计算研究    龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;

一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术    刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;

一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统    马礼;唐长茂;

无线传感器网络物理层协议的研究现状    梁(韦华);于海斌;

基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究    袁蕊;

无线传感器网络供电获新援    

利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力    温雅路

国内外物联网技术研究进展    赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤

科学准确地认识物联网    本报记者 姚传富

无线传感器网络技术专利分析    美国专利律师 谭文晔　薛之扬

理智部署无线传感网    沈建苗　编译

无线传感器网络观测平台投入应用    卞 辑

无线传感器网络改变未来世界    本报记者 赵建国

让无线传感器网络走入生活    罗清岳

以无线传感器网络打造智能化城市    记者 陆成钢　通讯员 尚晓天

无线传感器网络隐私保护关键技术研究    赵宝康

基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究    姜宇

无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合    周彦

无线传感器网络中目标覆盖的研究    谷雨

无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究    马永波

无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究    罗丹彦

无线传感器网络能量有效安全路由协议研究    毕嘉娜

多媒体无线传感器网络中若干算法研究    李哲涛

无线传感器网络部署与拓扑控制研究    王蕊

无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究    李玉凯

环境感知应用中节能信息收集算法研究    刘微姗

温室无线传感器网络嵌入式网关节点设计与实现    程寒杰

基于无线传感器网络的大坝渗压监测系统设计    钱桂芬

基于无线传感器网络的室内环境监控系统    韩颖

异构无线传感器网络覆盖问题研究    李继荣

无线传感器网络拥塞控制机制研究    蒋禧

无线传感器网络中异步成簇算法的研究    杨永雷

能量高效的无线传感器网络覆盖控制问题研究    许永强

无线传感器网络信任管理机制研究    刘思伯

无线传感器网络的自保护问题研究    程吉斌