基于数据融合的无线传感器网络路由技术的研究

发布时间：2017-05-04 01:06

  本文关键词：基于数据融合的无线传感器网络路由技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)是由许多成本较低的传感器节点构成的,它们可以自组织地形成一个无线网络。在WSN中,传感器节点从监测环境中采集数据,并对这些数据进行分析和处理,最后把处理后的数据发送给网络用户。在无线传感器网络的研究中,路由算法是它研究的主要内容之一,它的主要作用是查找头节点和目标节点之间的最佳路径,然后将信息沿着这条选好的路径发送出去。在WSN路由算法设计中,经常会用到数据融合技术,这种情况发生在WSN的网络层。在信息转发阶段,网络中的节点将采集的信息融合在一块,获得一条更加精准的、更加完整的、更符合用户要求的信息。这样不仅使得网络中传输的信息量减少,还可以有效地降低网络的能量消耗,从而增加网络的生存时间。因此,本文在无线传感器网络的基础上,提出了基于数据融合的WSN路由技术。主要研究的内容和成果如下:(1)对于目前传感器网络和路由技术的现状进行了概括,而且分析了数据融合技术的特点和应用情况。与此同时,对目前现有的基于数据融合的路由算法进行了分析,发现在无线传感器网络数据融合方面的研究中,使用分簇拓扑结构,更加利于网络的管理和维护,而且使用分簇拓扑结构的网络可扩展性好,适用于大规模的网络。(2)为了弥补LEACH协议的不足,本文提出了一种新算法—DFRA。DFRA算法主要包括三个阶段:簇的建立阶段、融合树的构建阶段、数据传输阶段。其中,簇头的选择是依据节点的剩余能量来决定的,而在融合树的建立过程中,会考虑到节点的通信代价,最后在数据传输过程中使用改进的融合算法。(3)搭建了OPNET仿真环境,对DFRA算法在能量消耗、节点存活的个数和网络的通信量三方面进行了仿真和分析。仿真结果表明,与LEACH协议相比,DFRA算法更能够有效地降低网络的能量消耗,增加节点存活的个数,减少网络的通信量,从而延长网络的生存周期。
【关键词】：无线传感器网络 数据融合 路由 DFRA
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9;TP202
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 主要工作15
• 1.4 论文的组织结构15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 无线传感器网络及其路由协议17-27
• 2.1 无线传感器网络概述17-23
• 2.1.1 无线传感器网络体系结构17-18
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构18-19
• 2.1.3 无线传感器网络的特点19-20
• 2.1.4 无线传感器网络的关键技术20-21
• 2.1.5 无线传感器网络的应用21-23
• 2.2 无线传感器网络路由协议23-26
• 2.2.1 WSN路由协议的特点23-24
• 2.2.2 WSN路由协议设计的要求24-25
• 2.2.3 WSN路由协议分类25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 无线传感器网络数据融合技术27-38
• 3.1 无线传感器网络数据融合概述27
• 3.2 无线传感器网络数据融合的作用27-28
• 3.3 数据融合的分类28-31
• 3.4 结合路由协议的数据融合算法31-37
• 3.4.1 定向扩散协议32-33
• 3.4.2 分簇路由协议33-36
• 3.4.3 PEGASIS协议36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 基于数据融合的WSN路由算法38-52
• 4.1 算法的提出38
• 4.2 LEACH协议38-41
• 4.2.1 LEACH协议的概述38-39
• 4.2.2 LEACH协议的不足之处39-41
• 4.3 改进的数据融合路由DFRA算法41-50
• 4.3.1 网络模型和能量模型41-42
• 4.3.2 DFRA算法描述42-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 算法仿真与实验分析52-63
• 5.1 仿真平台OPNET Modeler介绍52-55
• 5.1.1 OPNET Modeler概述52-53
• 5.1.2 OPNET Modeler建模机制53-55
• 5.2 改进算法实现与仿真结果分析55-62
• 5.2.1 DFRA算法仿真场景设置55-56
• 5.2.2 DFRA算法的实现56-59
• 5.2.3 DFRA算法与LEACH算法仿真结果对比分析59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 何国权;基于能量有效性的无线传感器网络路由协议研究[D];西安电子科技大学;2008年

2 郑朗琦;无线传感器网络分簇拓扑控制算法研究[D];南京理工大学;2013年

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本文编号：344085