摘要:針對無線傳感器網絡的節(jié)點能量有限,且在進行信息傳輸時存在數據沖突、傳輸延時等問題,提出并設計了基于最大生存周期的無線傳感器網絡數據融合算法。該算法將整個網絡中的節(jié)點分成多個簇,并根據節(jié)點的傳輸范圍,將每個簇中的節(jié)點均勻分布,每個節(jié)點根據自己的本地信息和剩余能量選擇通信方式向簇頭節(jié)點傳輸數據,從而形成傳輸數據的最短路徑;并根據集中式TDMA(時分多址)調度模型,運用基于微粒群的Pareto優(yōu)化方法,使得網絡在完成規(guī)定的信息傳輸時每個節(jié)點耗費的平均時隙和平均能耗最優(yōu)。仿真結果表明,上述算法不但可以最大化網絡的生存時間,還可以有效的降低數據融合時間,減少網絡延時。
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)是由分布在檢測區(qū)域內大量的靜止或移動的傳感器組成,它們是通過自組織和多跳的方式形成的無線網絡,可以協作地感知、采集和處理檢測區(qū)內的各種信息,并把信息傳送給用戶終端,是一種新興的信息獲取和處理技術。WSN可應用于惡劣環(huán)境和無人環(huán)境下信息的采集和傳送,同時,它還具有布設靈活、成本低、范圍大等特點,日益受到人們的關注,是當前國際備受關注的研究熱點之一。
在無線傳感器網絡中,若各個節(jié)點在采集信息時,采用單獨傳送信息到匯聚節(jié)點的方法,則會造成網絡過多能量的消耗和傳輸信息的頻繁沖突碰撞。因此,使用數據融合的方法來減少網絡中信息傳輸的總量,從而達到節(jié)能和提高信息傳輸效率的目的。它不但可以采用一定的算法將傳感器節(jié)點采集到的大量原始數據進行網內處理,去除其中的冗余信息,而且還可以在融合前減少匯聚節(jié)點等待非匯聚節(jié)點信息
傳輸的時間,減少網絡中數據融合的延時時間。
1 無線傳感器網絡的數據融合算法
1.1 數據融合概念的描述
在無線傳感器網絡中,數據融合是在一定的準則下對按時間順序獲得的若干傳感器節(jié)點的檢測信息進行自動分析、融合,以完成所需要的估計任務和決策進行的信息處理過程。
1.2 節(jié)點剩余能量的計算
假定節(jié)點的初始能量為Er,并且在T1時刻之前,網絡分別進行了n1次、n2次的信息發(fā)送和接收,則節(jié)點i存T1時刻的剩余能量可用公式(1)表示