針對土壤監(jiān)測的無線異構傳感網(wǎng)信息融合方法的研究.pdf

1、土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎和生產(chǎn)保證，是人類珍貴的自然資源，土壤中的微生物能夠降解生活和生產(chǎn)中的造成的垃圾并將其納入天然循環(huán)軌跡并保持生態(tài)平衡。然而，近年來由于對土壤的操作不當，導致土壤侵蝕及土壤污染越來越嚴重，嚴重威脅了我國的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。因此為了控制和治理土壤侵蝕及土壤環(huán)境污染問題，必須對土壤環(huán)境的質(zhì)量進行實時監(jiān)測。由于土壤的時空變異性，土壤信息具有豐富多維性，必須對土壤監(jiān)測到的各種信息進行融合才能得到更準確的結(jié)果。
　　目前，

2、信息融合的關鍵技術還未實現(xiàn)理論性的突破，亦未形成具有自主知識產(chǎn)權的大面積土壤信息及時獲取的無線網(wǎng)絡應用系統(tǒng)。針對該問題，本文對土壤監(jiān)測的異構無線傳感網(wǎng)（Heterogeneous Wireless Sensor Network, HWSN）信息融合方法進行了研究，按照監(jiān)測的目的不同，主要從土壤的動態(tài)監(jiān)測與靜態(tài)監(jiān)測信息融合兩個方面進行了研究。
　　一、土壤的動態(tài)監(jiān)測信息融合算法研究
　　從關注的點不同，可以將土壤的動態(tài)監(jiān)測融合

3、問題分解為兩個問題：單目標監(jiān)測，即關注有無外來物入侵的問題；多目標監(jiān)測問題，即關注外來物侵入的個數(shù)問題。該部分的主要研究內(nèi)容如下：
　　1、建立了土壤動態(tài)監(jiān)測的HWSN模型，并對多目標監(jiān)測模型信號在信道中的傳遞形式進行了合理的假設；
　　2、在無線傳感器網(wǎng)絡異構的情況下，對目標監(jiān)測信息融合算法進行了新的探究。首先從Likelihood Ratio（LR）融合規(guī)則著手，推導出了單目標在高信噪比（signal-to-noise

4、ratio, SNR）情況下的Chair-Varshney融合規(guī)則，在低SNR情況下推導出了Maxmum Ratio Combiner（MRC）和Equal Gain Combiner（EGC）融合規(guī)則，并將它們推廣到多目標監(jiān)測融合中；
　　3、在只知道信道統(tǒng)計（channel statistics, CS）信息條件下推導出了單目標的LR-CS（LR in CS）、MRC-CS（MRC in CS）融合算法，并將它們成功地推廣到了

5、多目標監(jiān)測融合中，推導出了相應的多目標融合算法。
　　二、土壤的靜態(tài)監(jiān)測信息融合算法研究
　　本部分主要研究了Dempster-Shafer（D-S）證據(jù)理論在土壤靜態(tài)監(jiān)測信息融合中的應用。D-S證據(jù)理論應用在土壤靜態(tài)監(jiān)測信息融合中會出現(xiàn)一些問題，本部分針對這些問題對其進行了相應的研究與改進。主要研究內(nèi)容如下：
　　1、針對Dempster證據(jù)組合在土壤靜態(tài)監(jiān)測融合應用中可能會產(chǎn)生反直觀現(xiàn)象的問題，提出利用相似性系數(shù)加

6、權改進的DSSC（D-S on Similarity Coefficient）算法，通過對土壤的靜態(tài)監(jiān)測融合實例分析證明了改進算法的有效性，通過對比先前的改進算法驗證了改進算法的優(yōu)越性；
　　2、針對土壤證據(jù)沖突的度量問題，提出了基于相似矩陣轉(zhuǎn)變的BetPm-unSim度量單位。BetPm-unSim不僅避免了傳統(tǒng)沖突度量單位K存在的缺陷，而且相對于BPAd和difBetP兩種沖突度量，靈敏性更高、區(qū)分度更好，且計算量相對來說也較