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文檔簡介
1、隨著高速鐵路和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,無線傳感器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對保障軌道交通運營安全具有重要意義。目前,軌道交通無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可提供海量實時的傳感信息。但仍存在一些亟待解決的問題:(1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)中傳感器節(jié)點采集的原始數(shù)據(jù)存在大量的數(shù)據(jù)冗余,傳輸原始數(shù)據(jù)消耗大量能量。(2)WSN中存在能量空洞問題,傳感器節(jié)點能量消耗不均衡。故本文針對能量受限的WSN數(shù)據(jù)收集過程展開研究,使用數(shù)據(jù)聚合
2、技術(shù),以達(dá)到減少冗余數(shù)據(jù)、實現(xiàn)能量高效均衡的目的。論文的主要工作包含以下兩個方面:
(1)本文提出了基于事件的使用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和支持向量回歸(Support Vector Regression,SVR)的數(shù)據(jù)聚合算法。該算法通過狀態(tài)檢測判決事件的發(fā)生,狀態(tài)正常時,數(shù)據(jù)聚合節(jié)點對具有相關(guān)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA壓縮降維,然后將聚合數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點(sink),sink
3、節(jié)點再對數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)。狀態(tài)異常時,數(shù)據(jù)聚合節(jié)點向sink節(jié)點發(fā)送緊急消息,并對非相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行SVR預(yù)測。在保證預(yù)測準(zhǔn)確度的條件下,根據(jù)預(yù)測的準(zhǔn)確度調(diào)整數(shù)據(jù)聚合節(jié)點向sink節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔。本文進(jìn)行性能評估,仿真結(jié)果表明采用SVR預(yù)測的準(zhǔn)確度較高,而且,本文提出的基于事件的PCA-SVR數(shù)據(jù)聚合算法同Adaptive-PCA數(shù)據(jù)聚合算法相比,減少了數(shù)據(jù)的傳輸量,節(jié)省了能量消耗。
(2)本文提出了一種基于能量空洞度部署中繼
4、節(jié)點的數(shù)據(jù)聚合協(xié)議(Energy Hole-Relay Node Deployment,EH-RND),該協(xié)議可以實現(xiàn)WSN的能耗均衡。為了均衡簇內(nèi)傳感器節(jié)點的能量消耗,每個簇根據(jù)簇頭選擇因子輪詢選擇簇頭,簇頭選擇因子與節(jié)點剩余能量和節(jié)點到下一跳簇中心的距離有關(guān)。為了均衡各個簇的能量消耗,本文提出了參數(shù)能量空洞度表示能量空洞的程度,根據(jù)能量空洞度計算需要部署中繼節(jié)點的數(shù)量,在發(fā)生能量空洞的簇中心部署相應(yīng)數(shù)量的高能量中繼節(jié)點,中繼節(jié)點發(fā)送
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