傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于小波的數(shù)據(jù)處理及分簇算法研究.pdf

1、隨著微機電系統(tǒng)、集成電路、無線通信與信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。它集數(shù)據(jù)采集、處理及通信于一體，具有價格低廉、部署方式便利等特點，有很高的研究與實用價值，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。能量是傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵資源，而數(shù)據(jù)傳輸能耗占整個傳感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗的主導(dǎo)地位，因此，數(shù)據(jù)的路由以及網(wǎng)內(nèi)處理成為關(guān)鍵性的問題。本文主要研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇以及基于簇的網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的小波處理，所做工作歸納如下：

2、 (1) 介紹了傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、體系結(jié)構(gòu)、特征以及當(dāng)前的熱門應(yīng)用，闡述了選題的背景及意義，分析比較了當(dāng)前典型的分簇路由協(xié)議，如LEACH、ACE等等，并介紹了小波相關(guān)理論，為后續(xù)章節(jié)的研究提供理論和實驗基礎(chǔ)。 (2) 針對傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的小波壓縮，提出了一種基于粗糙數(shù)據(jù)相關(guān)的反饋型成簇算法。該算法首先根據(jù)節(jié)點數(shù)據(jù)間的粗糙相關(guān)度，形成數(shù)據(jù)相關(guān)性較好的簇結(jié)構(gòu)，然后通過比較Sink反饋的部分小波重構(gòu)數(shù)據(jù)與其相應(yīng)真實數(shù)據(jù)，進一

3、步優(yōu)化簇結(jié)構(gòu)。理論分析和模擬實驗表明，這種成簇機制使簇內(nèi)數(shù)據(jù)的小波壓縮具有誤差小、壓縮比大的優(yōu)點，且能防止小波壓縮中數(shù)據(jù)淹沒現(xiàn)象的產(chǎn)生。 (3) 在基于粗糙數(shù)據(jù)相關(guān)的反饋型成簇算法的基礎(chǔ)上，改進其簇穩(wěn)定階段中簇內(nèi)簇頭輪換策略，提出了一種新的基于主副簇頭的簇內(nèi)簇頭輪換方案。對于傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，生存時間是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，為了更有效地延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時間，避免由于簇頭失效而引發(fā)的簇“假死亡”，該方案提出了一主一副兩簇頭的

4、思想，設(shè)計了一套主副簇頭運轉(zhuǎn)機制，進一步延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。模擬實驗表明了這種簇內(nèi)簇頭輪換方案的有效性。 (4) 針對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的非規(guī)則小波數(shù)據(jù)處理，為了在獲得精確數(shù)據(jù)的同時進一步節(jié)約傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能耗，提出了基于可變Voronoi多邊形的非規(guī)則小波數(shù)據(jù)處理算法。該算法根據(jù)節(jié)點采樣數(shù)據(jù)的變化等級，調(diào)節(jié)Voronoi區(qū)域，以此調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的重要性；同時，Sink根據(jù)所獲尺度系數(shù)和精度處理情況決定是否需要部分小波系數(shù)并重構(gòu)數(shù)據(jù)