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文檔簡介
1、近年來,隨著人們對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)理論研究的不斷深入,其應用領(lǐng)域迅速的擴展到了我們生活中的各個方面。野外火災的特點是破壞性強、蔓延速度快,采用先進的技術(shù)手段實現(xiàn)對野外火災的早期預警對保護野外資源至關(guān)重要。相對于傳統(tǒng)人工巡護、瞭望塔觀測、飛機巡航以及衛(wèi)星遙感等傳統(tǒng)的森林火災監(jiān)測手段,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有成本低廉、全面感知、準確性高等諸多優(yōu)點,因此被廣泛的應用于森林火災監(jiān)測中,利用無線傳
2、感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行森林火災預警也因此成為了國內(nèi)外學者的一個研究熱點。
然而,WSN是資源受限的網(wǎng)絡(luò),其電池容量、計算能力、存儲空間和通信帶寬有限,對于森林防火這類大規(guī)模的WSN應用,網(wǎng)絡(luò)中存在海量無效的冗余數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的存在不僅對火災監(jiān)測毫無意義,而且會加劇數(shù)據(jù)對無線通信信道的爭奪,使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率、壽命以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的準確性急劇下降。而在眾多的解決上述問題的方案中,數(shù)據(jù)融合是其中一項關(guān)鍵技術(shù),該技術(shù)通過對無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采集到的
3、不同時空的數(shù)據(jù)進行融合處理,能夠有效消除WSN中無效的冗余數(shù)據(jù),同時可以得到比單個傳感器節(jié)點更準確、更符合需求的信息。
在本文中,針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在林火監(jiān)控應用中存在的問題,提出了一種分層聚簇數(shù)據(jù)融合算法,來實現(xiàn)WSN在野外火災預警中的節(jié)能、實時、可靠性需求。簇內(nèi)傳感器節(jié)點首先使用自適應加權(quán)融合算法(AdaptiveWeighted Fusion Algorithm,AWFA)對原始傳感器數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)級融合處理,消除原始數(shù)據(jù)
4、中的冗余成分,減少從簇內(nèi)傳感器節(jié)點到簇頭節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸量;簇頭節(jié)點采用D-S證據(jù)理論建立識別框架,通過對本簇成員的反饋信號進行決策級融合處理,從而得到對火災的全局最優(yōu)概率估計,進一步消除了網(wǎng)絡(luò)中的冗余信息,同時提高了對森林火災的識別精度和WSN的魯棒性。
同時我們還提出了一些火災預警的輔助性算法,包括異質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)同質(zhì)化的方法,節(jié)點傳感器數(shù)值錯誤的判斷算法,以及D-S證據(jù)理論證據(jù)沖突的解決方法。實驗結(jié)果表明,本文算法不僅可以及
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