工业无线传感器网络性能综合评价研究

无线传感器设计工作总结
无线传感器是一种能够感知和收集环境信息，并通过无线网络进行数据传输的设备。

在现代科技发展的背景下，无线传感器的应用范围越来越广泛，涉及到环境监测、智能家居、工业自动化等多个领域。

无线传感器的设计工作是一个复杂而又关键的环节，它直接影响着传感器的性能和稳定性。

在这篇文章中，我们将对无线传感器设计工作进行总结和分析。

首先，无线传感器的设计需要充分考虑其所处的环境和使用场景。

不同的环境对传感器的要求不同，比如在高温、高湿度或者强电磁干扰的环境下，传感器需要具备更高的稳定性和抗干扰能力。

因此，在设计过程中，需要对环境进行充分的分析和测试，以确保传感器能够正常工作。

其次，无线传感器的设计还需要考虑到其功耗和通信距离。

传感器通常需要长时间运行，因此功耗的控制至关重要。

同时，通信距离也是一个需要考虑的因素，特别是在一些较大的应用场景中，传感器需要能够稳定地进行数据传输。

另外，无线传感器的设计还需要考虑到其硬件和软件的配合。

硬件设计需要充分考虑到传感器的精度、灵敏度和稳定性，而软件设计则需要考虑到数据的采集、处理和传输。

这就需要硬件工程师和软件工程师之间的密切合作，以确保传感器的设计能够满足实际需求。

总的来说，无线传感器设计工作是一个复杂而又综合性很强的工作。

在设计过程中，需要充分考虑到环境、功耗、通信距离、硬件和软件等多个因素，以确保传感器能够稳定、可靠地工作。

随着无线传感器技术的不断发展，我们相信在未来会有更多的创新和突破，为各个领域带来更多的便利和效益。

摘要无线传感器网络是集成了传感器技术、微电子技术、无线通信技术而形成的全新的信息获取和处理技术，能够协作地实时感知、采集和处理网络覆盖区域内被监测对象的信息。

无线传感器网络在军事、医疗、工业、环境监测等方面都有着巨大的应用价值，已成为计算机科学领域的一个活跃的研究分支。

目前虽然已经取得了一定的研究成果，但是在一些关键技术上，仍然存在着许多问题需要解决。

本文针对如何在无线传感器网络中应用数据融合技术节省网络能量进行研究。

本文介绍了应用在无线传感器网络中的数据融合技术的概念、特点和研究现状。

并由浅入深的讨论了，在基于事件驱动的网络环境下，应用数据融合技术的方法。

针对由单一事件驱动的网络环境，本文提出了一种求图中心点的分布式算法，并以此为基础，提出了基于事件驱动的中心点融合算法。

详细介绍了寻找中心点和建立融合树的过程，分析了网络密度和事件相对汇聚节点位置对节能效果的影响。

与最短路路由算法进行比较，从数学推导和程序仿真两方面验证中心点融合算法的有效性。

针对多个互斥事件同时驱动的情况，本文引入群组意识网络结构的概念，改进中心点融合算法中建立融合树部分的算法。

并利用弱势父节点和强势父节点的概念为子节点选择更“优”的父亲节点，达到节省网络能量的目的。

关键词：无线传感器网络；数据融合；事件驱动AbstractThe wireless sensor network, which is integration of sensor techniques, MEMS techniques and wireless communication techniques, is an innovative technique of information acquisition and processing. It can sense, collect and process information of monitored object in the covered place. Due to its wide application in military, medical, industrial and environment monitoring, it has already become one of the active research branches of computer science. A few achievements have been acquired, but on some key techniques, there are also a lot of problems in need of resolution. This paper makes research on how to use aggregation technique to save energy in wireless sensor network.This paper introduces the conception, characteristic and actual research of aggregation in WSN. And discuss the method of how to use aggregation technique based on the event driven networks step by step.In allusion to the single event driven networks, this paper researches on aggregation strategy in wireless sensor networks, propose a distributed method for finding, the center of a graph and propose a center aggregation algorithm that based on this distributed method. It introduces the process of finding center and building aggregation tree, analyzes the impact of network density and the relatively distance between the event and the sink on energy saving. Compared with the shortest path algorithm, prove the validity of the center aggregation from both mathematics consequence and program emulator.In allusion to the condition that some mutually exclusive events driven at same time, this paper introduce the conception of Group-Aware Network Configuration to improve the algorithm of Building Aggregation Tree, which in the center aggregation algorithm. And try to utilize the concept of weak father-node and strong father-node to switch a "better" parent, for saving, energy.Keywords: Wireless Sensor Network; data aggregation; event driven目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究目的及意义 (2)1.3 国内外无线传感器网络的研究现状 (3)1.4 论文的研究内容及组织结构 (6)1.4.1 论文的研究内容 (6)1.4.2 论文的组织结构 (7)2 无线传感器网络概述 (8)2.1 无线网络技术的分类 (8)2.2 无线传感器网络系统概述 (9)2.3 无线传感器网络体系结构 (10)2. 3.1 通信结构 (10)2.3.2 节点结构 (11)2.4 无线传感器网络的特点 (11)2.5 无线传感器网络的性能评价 (13)2.6 无线传感器网络的应用领域 (14)2.7 无线传感器网络面临的挑战 (16)2.8 本章小结 (16)3 无线传感器网络数据融合技术 (17)3.1 无线传感器网络中的数据融合 (17)3.1.1 无线传感器网络中数据融合的定义 (17)3.1.2 无线传感器网络中数据融合的特点 (18)3.2 无线传感器网络中数据融合的作用 (18)3.2.1 降低网络能耗 (19)3.2.2 获得更准确的信息 (20)3.2.3 提高数据收集效率 (20)3.3 数据融合技术的分类 (21)3.3.1 根据数据信息量的变化划分 (21)3.3.2 根据实现数据融合的协议层次划分 (21)3.3.3 根据融合操作的级别划分 (22)3.3.4 根据处理融合信息的方法 (23)3.3.5 根据融合处理的数据种类 (23)3.4 数据融合技术的主要方法 (23)3.4.1 应用层的数据融合 (23)3.4.2 网络层的数据融合 (25)3.5 数据融合技术在网络中的其他影响 (30)3.6 本章小结 (31)4 基于事件驱动的中心点融合算法 (33)4.1 无线传感器网络中现有的几种数据融合算法 (33)4.1.1 基于查询路由的融合算法 (33)4.1.2 基于层次结构的融合算法 (34)4.1.3 基于链式结构的融合算法 (34)4.2 基于事件驱动的中心点融合算法 (35)4.2.1 事件驱动相关介绍 (35)4.2.2 算法思想 (36)4.2.3 算法描述 (38)4.2.4 算法分析 (44)4.3 本章小结 (46)5 总结与展望 (47)5.1 全文总结 (47)5.2 研究展望 (48)致谢 (49)参考文献 (50)1 绪论1.1 课题背景随着计算机技术和通信网络技术的迅速发展和应用，普适计算在经济、军事和生活等领域具有越来越重要的应用价值，日益引起了人们的广泛关注。

专题报告项目名称：无线传感器网络的原理、关键技术及应用课程名称：计算机网络A班级：姓名：学号：教师：信息工程学院计算机系目录1无线传感器网络的原理 (3)1.1无线传感器网络的概念 (3)1.2无线传感器网络的系统结构 (3)2无线传感器网络的关键技术 (4)2.1无线传感器的发展历史及发展历程 (4)2.2网络通信协议 (5)2.3核心支撑技术 (5)2.4自组织管理 (5)2.5无线传感器的现在发展状况及研究状况 (6)2.6无线传感器的发展趋势 (6)3无线传感器网络的应用 (7)3.1军事应用 (7)3.2环境应用 (7)3.3医疗应用 (8)3.4家庭应用 (8)3.5其他应用 (9)4专题报告演讲 (10)5心得体会 (10)无线传感器网络的原理、技术及应用1无线传感器网络的原理1.1无线传感器网络的概念无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）就是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息，并发送给观察者。

无线传感器网络使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下都能够获取大量翔实可靠的信息，最终成为一种“无处不在”的传感技术。

无线传感器网络涉及传感器技术、网络通信技术、无线传输技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术、软件编程技术等。

其应用已经由军事国防领域扩展到环境监测、交通管理、医疗健康、工商服务、反恐抗灾等多领域。

1.2无线传感器网络的系统结构无线传感器网络系统结构的一般形式如图1所示。

在传感器网络中，节点任意散落在被监测区域内，除了感测特定的对象，还进行简单的计算并维持互相之间的网络连接。

传感器网络具有自组织的功能，单个节点经过初始的通信和协商，形成一个传输信息的多跳网络。

还有就是每个传感网络装备有一个连接到传输网络的网关，传输网络是由一个单跳链接或一系列的无线网络节点组成的。

无线传感器网络LEACH算法的综合改进陈楠，徐塞虹北京邮电大学计算机科学与技术学院，北京（100876）E-mail：chennan6062@摘要：本文通过研究无线传感器网络的层次型路由协议LEACH算法，指出了其存在的一些缺点，并对其某些改进算法进行深入研究，在此基础上进一步改进，吸取已有算法的优点，弥补其中的不足，提出了一种新的分簇算法及簇的维护算法。

关键词：无线传感器网络，层次型路由协议，LEACH算法，改进中图分类号：TP3931.引言传感器技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大支柱，它们分别完成对被测量对象的信息提取、信息传输及信息处理。

将这三种技术融合在一起的无线传感器网络技术给人们生活的各个领域带来了极大的影响。

作为一种全新的技术，无线传感器网络给科技工作者提出了很多具有挑战性的课题，其中路由协议就是热点之一，传统网络的路由协议远远不能满足无线传感器网络的特点和要求，因此，该领域具有很大的研究价值[1]。

本论文在已经提出来的分层次路由协议的基础上进行进一步改进，从而使网络性能又进一步的提升。

2.研究背景无线传感器网络是由大量功率低、体积小、价格便宜的传感器节点组成的，这些节点实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或者被监测对象等诸多用户所感兴趣的信息，并对这些信息进行分布式处理，随后传递给用户，使用户随时随地都可以获取所需的信息。

由于传感器网络所具有的特点，其应用前景十分广泛。

但是由于无线传感器网络这些特点的存在，导致节点能量资源、计算能力和带宽等资源都非常有限，尤其是其有限的能量直接影响传感器网络的生命周期以及网络的信息质量。

因此，设计有效的策略，降低节点能源损耗，提高网络生命周期成为无线传感器网络的核心问题。

影响节点能源损耗的因素有很多，其中最重要的就是路由协议以，但是传统的那些路由协议应用于无线传感器网络中在某些方面存在一定的缺陷，所以基于传统路由协议，W.R Heinzelman等人提出了低功耗自适应集群型分层路由协议（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy Protocol），LEACH协议[2]是第一个在无线传感器网络中提出的层次式路由协议，其后的大部分层次式路由协议都是在它的基础上发展而来的。