无线传感器网络中基于正交化曲线拟合的数据压缩算法研究

发布时间：2020-04-08 18:43

【摘要】：万物互联的概念推动着物联网(Internet of Things,IoTs)的快速发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)作为物联网的关键组成部分,也得到了长足的发展。与其它无线通信网络相比,无线传感器网络不需要搭建复杂的基础设施,它可以自动进行网络的配置和管理,并且自动实现对网络拓扑结构的动态调整。由于无线传感器网络的部署环境和传感器节点自身的特点,网络的能量问题一直是阻碍其发展的瓶颈。如何减少节点的能量消耗,提高能量利用率,延长网络寿命是无线传感器网络相关研究的重要课题。本文旨在提出一种能适用于无线传感器网络的数据压缩算法,从而减少节点之间数据传输的能量消耗,对无线传感器网络的实用性研究具有重要的意义。本文对无线传感器网络的结构、特点、应用以及适用于该网络的数据压缩算法都做了深入的研究。在网络结构上,采用分层、分簇和可容错的无线传感器网络节点部署方式,这种部署方式在一定程度上克服了传统部署方式中的数据传输不可靠和节点的能量利用率低等问题。在此基础上,本文创造性地提出了基于正交化曲线拟合的数据压缩算法,采用正交化的曲线拟合方法避免了传统拟合方法造成的系统振荡问题,进一步提高了系统整体的稳定性与实用性。在算法设计上,对数据发送端和数据接收端设置相同的参数和数据重构机制,在保证数据准确性的同时,有效地减少了数据的传输量。最后,对算法的性能进行了分析,用实际的样本数据对算法进行了详细的演示,同时,还与其它的压缩算法进行了对比,并用MATLAB进行仿真实验。仿真结果表明,无论在重构精度还是在压缩比方面,算法都能有令人满意的结果。
【图文】：

又可以动态调节工作电压，保持低功耗，如此一来可更大程度地减少处理器模块逡逑的能量消耗。逡逑由图１．１可知，无线通信模块耗能最多，目前降低该模块能耗的主要方法包逡逑括避免冲突、降低监听、缩短通信距离、增加节点休眠机制、合理地选择路由机逡逑制以及降低数据通信量等。降低数据通信量即减少节点之间的数据传输，从而有逡逑效地减少通信模块的能量消耗。目前主要通过数据融合技术、降低数据包重传次逡逑数以及减少数据包数量和长度等来降低数据通信量。传感器节点各模块的节能策逡逑略如图１．２所示。逡逑２逡逑

（１）无线传感器网络结构逡逑传感器节点、汇聚节点、管理节点以及卫星通信网或互联网共同组成无线传逡逑感器网络系统［２３］，它的结构如图２．１所示。逡逑｜邋／邋？逡逑Ｖ逡逑传感器节点—管理节，，逡逑图２．１无线传感器网络结构逡逑传感器节点不仅要对相关信息进行采集和处理，还要具备路由功能，将数据逡逑逐跳地传输到汇聚节点。逡逑汇聚节点将传感器节点采集的数据汇集到一起，再通过卫星通信或互联网通逡逑信的方式转发给管理节点。由于汇聚节点需要收集全部节点采集的信息，所以它逡逑比普通传感器节点的存储空间更大，计算能力更强，能量供给也更充足。逡逑管理节点是整个网络的终端监测平台，用户可以通过它发布监测任务，收集逡逑采集的数据，同时还能对网络进行配置和管理。逡逑在一般的无线传感器网络中
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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本文编号：2619695