無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的探討

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1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的探討文/鄒平輝作為無(wú)線傳感器X絡(luò)的核心，數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以縮減傳感器節(jié)點(diǎn)之間的傳輸量,從而達(dá)到優(yōu)化X絡(luò)的目的。雖然數(shù)據(jù)融合技術(shù)僅僅處于研究階段，但是通過(guò)介紹其重要性,以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)的現(xiàn)狀，指出其正面對(duì)的問(wèn)題，以及其發(fā)展方向。摘要【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器X絡(luò)數(shù)據(jù)融合目前，無(wú)線傳感器X絡(luò)面對(duì)的問(wèn)題是個(gè)方面資源缺乏，比如傳感器節(jié)點(diǎn)電池能量、存儲(chǔ)容量和通信帶寬等等。解決這個(gè)問(wèn)題最為行之有效的方法就是數(shù)據(jù)融合技術(shù)，通過(guò)對(duì)來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的信息進(jìn)行融合處理，去除其中重復(fù)的信息，這樣就可以將傳輸數(shù)據(jù)量縮減，從而達(dá)到優(yōu)化無(wú)線傳感器X絡(luò)的目的。對(duì)于數(shù)據(jù)融合技術(shù)

2、的研究涉及到許多方面，主要包括能量效率、數(shù)據(jù)精度、X絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)壓縮安全技術(shù)等等。目前，雖然數(shù)據(jù)融合技術(shù)僅僅處于研究階段，但是通過(guò)介紹其重要性,以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)的現(xiàn)狀，指出其面對(duì)的問(wèn)題，以及其發(fā)展方向。1對(duì)于生成樹(shù)和消除時(shí)空相關(guān)性的數(shù)據(jù)融合1.1對(duì)于生成樹(shù)的數(shù)據(jù)融合在無(wú)線傳感器X絡(luò)中,匯聚節(jié)點(diǎn)是通過(guò)反向組播樹(shù)的形式進(jìn)行收集數(shù)據(jù)的,并由分散的傳感器節(jié)點(diǎn)匯集數(shù)據(jù)。如果將節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，可以減輕X絡(luò)壓力,降低能耗,而且可以減少監(jiān)測(cè)延時(shí),提高數(shù)據(jù)包的傳送速率。現(xiàn)如今，在生成樹(shù)數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，采用的算法主要有以下幾種，分別為近源匯集、最短路徑樹(shù)和貪婪增量樹(shù),以

3、及由它們改進(jìn)的算法。動(dòng)態(tài)生成樹(shù)是由生成目標(biāo)的周邊的節(jié)點(diǎn)協(xié)同構(gòu)成的,這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)生成樹(shù)把測(cè)量數(shù)據(jù)向根節(jié)點(diǎn)傳輸,在這個(gè)過(guò)程中,同時(shí)需融合生成樹(shù)節(jié)點(diǎn)所得數(shù)據(jù)。本文綜合考慮了數(shù)據(jù)傳輸及融合開(kāi)銷(xiāo),并且融合節(jié)點(diǎn)所得數(shù)據(jù)。根據(jù)MFST算法為基礎(chǔ)改進(jìn)的AFST算法,該算法除了要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚蛇M(jìn)行優(yōu)化,在節(jié)點(diǎn)傳輸其數(shù)據(jù)的過(guò)程中,還要針對(duì)具體情況確定能否通過(guò)數(shù)據(jù)融合縮減能量消耗。1.2對(duì)于消除時(shí)空相關(guān)性的數(shù)據(jù)融合在無(wú)線傳感器X絡(luò)中,一個(gè)位置會(huì)布置一個(gè)以上的傳感器,而且相隔不遠(yuǎn),由于其觀察值之間具有時(shí)間和空間上的聯(lián)系,所以數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)冗余現(xiàn)象。為了消除這種現(xiàn)象，則必須先去除多傳感器之間

4、的聯(lián)系,這樣就可以降低傳遞數(shù)據(jù)過(guò)程中的能耗。目前，相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)于傳感器間之間時(shí)空進(jìn)行融合設(shè)計(jì)了2種模型，分別是時(shí)間或者空間融合模型和另一類(lèi)是時(shí)空融合模型。2關(guān)于路由驅(qū)動(dòng)型的數(shù)據(jù)融合對(duì)于路由驅(qū)動(dòng)型的數(shù)據(jù)融合而言，其算法主要于兩種路由協(xié)議，分別為定向擴(kuò)散路由協(xié)議和分層聚簇路由協(xié)議。2.1基于定向擴(kuò)散路由型的數(shù)據(jù)融合作為一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的路由和融合協(xié)議，定向擴(kuò)散協(xié)議可以為無(wú)線傳感器X絡(luò)提供有效的能量通信。在這種協(xié)議中,數(shù)據(jù)融合包括兩種融合，這兩種融合存在于不同的階段，興趣融合存在于路徑建立階段，數(shù)據(jù)融合則存在于數(shù)據(jù)傳輸階段。但是因?yàn)槎ㄏ驍U(kuò)散協(xié)議主要解決的路由問(wèn)題是存在于無(wú)

5、線傳感器X絡(luò)中的,所以其很少解決有關(guān)于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)定向擴(kuò)散協(xié)議中的數(shù)據(jù)融合時(shí)，是根據(jù)其提出的屬性值來(lái)進(jìn)行的,這和具體應(yīng)用有著十分密切的關(guān)系，因此，這種數(shù)據(jù)融合技術(shù)是以數(shù)據(jù)為中心的。2.2基于分層聚簇路由型的數(shù)據(jù)融合對(duì)于低能耗自適應(yīng)聚類(lèi)分層協(xié)議而言，其也屬于無(wú)線傳感器X絡(luò)路由協(xié)議,在形成層次結(jié)構(gòu)路由機(jī)制的基礎(chǔ)上，會(huì)在一定時(shí)間選舉出一些簇頭節(jié)點(diǎn)。這種路由協(xié)議不僅可以讓簇頭節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)融合得到支持,還可以將數(shù)據(jù)融合的原則和優(yōu)點(diǎn)盡早的體現(xiàn)出來(lái)。但是，低能耗自適應(yīng)聚類(lèi)分層協(xié)議沒(méi)有給出清晰的融合方法，還對(duì)數(shù)據(jù)融合的重要性有所強(qiáng)調(diào)。除此之外,低能耗自適應(yīng)聚類(lèi)

6、分層協(xié)議設(shè)定了很多的假設(shè)。例如，在開(kāi)始時(shí)，其假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都有著同樣的能量,并且各簇首消耗的能量也是一致的。3關(guān)于預(yù)測(cè)的時(shí)域數(shù)據(jù)融合對(duì)于預(yù)測(cè)的時(shí)域數(shù)據(jù)融合而言,其分析的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，是由傳感器節(jié)點(diǎn)采集的,從而建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，這個(gè)模型能夠?qū)r(shí)間序列中所包含的動(dòng)態(tài)依存關(guān)系有所反映,還能預(yù)測(cè)觀察值。若預(yù)測(cè)值和實(shí)際值之間存在誤差，并且誤差大于給定閾值,那就需要傳輸數(shù)據(jù)。在預(yù)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中,就可以讓一些不必要的數(shù)據(jù)傳輸加以減少,從而讓X絡(luò)能耗得到降低，讓X絡(luò)的生命周期得到延長(zhǎng)。在這種融合方法中,進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本和預(yù)測(cè)融合算法的選擇是非常重要的，這還需要根據(jù)采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)進(jìn)行

7、。并且現(xiàn)如今主要是運(yùn)用同步融合,很少的研究報(bào)道中會(huì)出現(xiàn)異步融合。4結(jié)束語(yǔ)　綜上所述，對(duì)于數(shù)據(jù)融合技術(shù)而言，其是為適應(yīng)無(wú)線傳感器X絡(luò)的發(fā)展而產(chǎn)生的。雖然我國(guó)在數(shù)據(jù)融合的研究方面已經(jīng)有了很大的成就，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有很多問(wèn)題我們都還沒(méi)有研究到。無(wú)線傳感器X絡(luò)數(shù)據(jù)融合和應(yīng)用高度息息相關(guān),我們?cè)诓捎煤线m的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化技術(shù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)各自的應(yīng)用需求來(lái)進(jìn)行,并結(jié)合這種技術(shù)的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)融合算法時(shí)，采用到新興的交叉學(xué)科知識(shí)。