无线传感器网络能量高效的KNN查询及其关键技术研究
发布时间：2021-04-24 19:36
近年来,人为或自然灾难给社会安全稳定、人类生命财产带来了极大的损失,相关部门也从制度、预案、宣传等角度制定了安全防范策略,但还未很好的从技术角度智能化的发现安全隐患或解决安全事故带来的损失,本文作者基于火灾中安全逃生门智能选择系统、煤矿安全隐患智能报警系统等具体应用的思考,研究无线传感器网络相关理论、工作原理,即把无线传感器网络视为以数据为中心的分布式数据库,当事件发生或用户提出感知数据查询请求时,通过高效的路由技术、数据融合技术将用户感兴趣的数据最终传输至用户终端,为终端用户提供上述面向具体应用的决策服务,同时降低节点能耗,实现能耗均衡,进而提高无线传感器网生命周期。为应对和解决无线传感器网络的处理能力、带宽,尤其能量约束带来的挑战,本文以基于路线的k NN查询技术为主线,以现有适用于无线传感器网络的查询技术、数据融合技术、动态组网技术为理论基础,围绕k NN查询的边界估计、查询扩散与数据收集、数据回馈等三个阶段进行减少数据冗余、解决“空洞”问题、降低能量消耗、提高查询准确率等方面的研究分析,提出了传感器节点处于偏态分布下的GDRk NN查询技术、基于DFi CI数据融合算法和基于E...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.1.1 研究动机
1.1.2 研究背景
1.2 无线传感网概述
1.2.1 无线传感网特征
1.2.2 无线传感网结构
1.2.3 传感器节点结构
1.2.4 无线传感网协议体系
1.3 国内外研究现状
1.3.1 关键技术
1.3.2 国外对WSNs的研究与应用
1.3.3 国内WSNs研究
1.4 本文的主要研究内容与安排
1.4.1 主要内容
1.4.2 论文组织安排
第2章 WSNS数据管理与查询算法
2.1 数据管理与查询模型
2.1.1 WSNs数据库管理及系统结构
2.1.2 WSNs数据查询管理
2.1.3 WSNs数据查询模型及查询技术
2.1.4 无线传感网查询分类
2.2 WSNS数据查询算法
2.3 KNN查询技术
2.3.1 k NN查询算法的原理
2.3.2 k NN算法的分类
2.3.3 基于路线的k NN算法分析
2.4 提出假设和问题
2.4.1 提出假设
2.4.2 k NN算法优缺点分析
2.5 本章小结
第3章 新型GDRKNN查询算法
3.1 GDRKNN路线结构
3.2 GDRKNN查询传播和数据收集
3.2.1 查询传播
3.2.2 数据收集
3.3 GDRKNN算法的实现
3.4 GDRKNN算法的评估与应用
3.4.1 NS2实验环境配置
3.4.2 仿真评估
3.5“空洞”造成的查询有效性问题及解决办法
3.5.1“空洞”造成的查询有效性问题
3.5.2 查询有效性问题的解决办法
3.6 偏态分布下KNN算法性能分析
3.6.1 其它k NN查询算法性能分析
3.6.2 GDRk NN查询算法性能分析
3.7 本章小结
第4章 基于信息编码的网内数据融合技术
4.1 数据融合技术相关理论
4.1.1 数据融合的作用
4.1.2 数据融合分类
4.1.3 数据融合算法
4.2 数据融合的挑战与特征
4.3 DFICI数据融合算法
4.3.1 主要思想
4.3.2 休眠-工作机制
4.3.3 Dfi CI数据融合算法的实现
4.3.4 Dfi CI数据融合算法在GDRk NN查询中的实施
4.4 算法仿真及性能分析
4.4.1 Dfi CI数据融合算法的评价指标
4.4.2 Dfi CI数据融合算法的仿真模型
4.4.3 Dfi CI数据融合算法的性能分析
4.5 本章小结
第5章 基于E-MCDS的能耗均衡算法
5.1 传感器节点能耗分析
5.1.1 传感器模块
5.1.2 处理器模块
5.1.3 无线通信模块
5.2 无线传感器网络能耗分析
5.3 无线传感网络能耗均衡技术
5.3.1 网络拓扑结构优化
5.3.2 分布式WLA组网算法
5.4 基于E-MCDS的能耗均衡算法
5.4.1 基于CDS的网络拓扑结构
5.4.2 基于E-MCDS的能耗均衡算法实现
5.4.3 E-MCDS算法理论可行性分析
5.5 仿真与实验结果对比
5.6 基于E-MCDS的能耗均衡算法实验结果分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要内容总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震预警仪器研究[J]. 佘天莉,高峰,马树林. 世界地震工程. 2014(04)
[2]某大跨度体育馆的无线结构健康监测系统设计（英文）[J]. 刘宏创,王玮,张宇鑫,董石麟. 空间结构. 2013(04)
[3]基于无线传感技术的煤矿安全监控系统设计与实现[J]. 吴丽英. 煤炭技术. 2013(11)
[4]基于无线传感网的煤矿瓦斯监控系统研究与设计[J]. 李景魁. 煤炭技术. 2013(11)
[5]大区域水质污染智能监测系统设计[J]. 李晋,熊炎. 计算机测量与控制. 2013(10)
[6]k-Nearest Neighbor Query Processing Algorithms for a Query Region in Road Networks[J]. Hyeong-Il Kim,Jae-Woo Chang. Journal of Computer Science & Technology. 2013(04)
[7]我国城市灾害防范及对策研究[J]. 田春玲,徐长乐,于川江. 科学. 2013(03)
[8]无线传感器网络Top-k多查询算法[J]. 张晓琳,魏朋佩,唐文斌. 传感器与微系统. 2012(05)
[9]无线传感技术在建筑环境监测中的应用[J]. 刘红梅,杨恒亮. 化工自动化及仪表. 2011(12)
[10]基于物联网技术的煤矿智能安全管理系统研究[J]. 任志宏. 价值工程. 2011(33)
博士论文
[1]无线传感器网络查询处理关键技术研究[D]. 刘宇雷.南京航空航天大学 2012
[2]无线传感器网络时空查询处理技术研究[D]. 刘亮.南京航空航天大学 2012
[3]无线传感器网络能量优化路由算法研究[D]. 江海峰.中国矿业大学 2010
[4]无线传感器网络分布式数据管理关键技术研究[D]. 郑瑾.中南大学 2010
[5]无线传感器网络节点定位与数据融合技术研究及实现[D]. 孔凡天.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于数据融合的无线传感器网络低功耗研究[D]. 王俊领.大连海事大学 2013
[2]基于跨层优化的无线传感器网络数据查询算法研究[D]. 吴蒙宁.东北大学 2012
[3]基于粒子群算法的无线传感器网络路由技术研究[D]. 李福华.南京邮电大学 2012
[4]无线传感器网络中感知数据查询处理技术的研究与实现[D]. 胡潇迪.南京航空航天大学 2012
[5]基于网格的无线传感器网络数据聚合算法的研究[D]. 刘文亮.山东大学 2010
[6]无线传感器数据库中KNN查询算法研究[D]. 黄才炎.天津大学 2009
[7]一种新的无线传感器网络时空查询算法设计与应用[D]. 严伟中.苏州大学 2009
[8]无线传感器网络时空查询算法研究与实现[D]. 沈佳佳.南京航空航天大学 2009
[9]无线传感器网络协同信息处理技术研究[D]. 张美燕.浙江工业大学 2009
[10]无线网络传感器数据管理关键技术研究[D]. 韩树人.江西理工大学 2008
本文编号：3157954
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.1.1 研究动机
1.1.2 研究背景
1.2 无线传感网概述
1.2.1 无线传感网特征
1.2.2 无线传感网结构
1.2.3 传感器节点结构
1.2.4 无线传感网协议体系
1.3 国内外研究现状
1.3.1 关键技术
1.3.2 国外对WSNs的研究与应用
1.3.3 国内WSNs研究
1.4 本文的主要研究内容与安排
1.4.1 主要内容
1.4.2 论文组织安排
第2章 WSNS数据管理与查询算法
2.1 数据管理与查询模型
2.1.1 WSNs数据库管理及系统结构
2.1.2 WSNs数据查询管理
2.1.3 WSNs数据查询模型及查询技术
2.1.4 无线传感网查询分类
2.2 WSNS数据查询算法
2.3 KNN查询技术
2.3.1 k NN查询算法的原理
2.3.2 k NN算法的分类
2.3.3 基于路线的k NN算法分析
2.4 提出假设和问题
2.4.1 提出假设
2.4.2 k NN算法优缺点分析
2.5 本章小结
第3章 新型GDRKNN查询算法
3.1 GDRKNN路线结构
3.2 GDRKNN查询传播和数据收集
3.2.1 查询传播
3.2.2 数据收集
3.3 GDRKNN算法的实现
3.4 GDRKNN算法的评估与应用
3.4.1 NS2实验环境配置
3.4.2 仿真评估
3.5“空洞”造成的查询有效性问题及解决办法
3.5.1“空洞”造成的查询有效性问题
3.5.2 查询有效性问题的解决办法
3.6 偏态分布下KNN算法性能分析
3.6.1 其它k NN查询算法性能分析
3.6.2 GDRk NN查询算法性能分析
3.7 本章小结
第4章 基于信息编码的网内数据融合技术
4.1 数据融合技术相关理论
4.1.1 数据融合的作用
4.1.2 数据融合分类
4.1.3 数据融合算法
4.2 数据融合的挑战与特征
4.3 DFICI数据融合算法
4.3.1 主要思想
4.3.2 休眠-工作机制
4.3.3 Dfi CI数据融合算法的实现
4.3.4 Dfi CI数据融合算法在GDRk NN查询中的实施
4.4 算法仿真及性能分析
4.4.1 Dfi CI数据融合算法的评价指标
4.4.2 Dfi CI数据融合算法的仿真模型
4.4.3 Dfi CI数据融合算法的性能分析
4.5 本章小结
第5章 基于E-MCDS的能耗均衡算法
5.1 传感器节点能耗分析
5.1.1 传感器模块
5.1.2 处理器模块
5.1.3 无线通信模块
5.2 无线传感器网络能耗分析
5.3 无线传感网络能耗均衡技术
5.3.1 网络拓扑结构优化
5.3.2 分布式WLA组网算法
5.4 基于E-MCDS的能耗均衡算法
5.4.1 基于CDS的网络拓扑结构
5.4.2 基于E-MCDS的能耗均衡算法实现
5.4.3 E-MCDS算法理论可行性分析
5.5 仿真与实验结果对比
5.6 基于E-MCDS的能耗均衡算法实验结果分析
5.7 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要内容总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]地震预警仪器研究[J]. 佘天莉,高峰,马树林. 世界地震工程. 2014(04)
[2]某大跨度体育馆的无线结构健康监测系统设计（英文）[J]. 刘宏创,王玮,张宇鑫,董石麟. 空间结构. 2013(04)
[3]基于无线传感技术的煤矿安全监控系统设计与实现[J]. 吴丽英. 煤炭技术. 2013(11)
[4]基于无线传感网的煤矿瓦斯监控系统研究与设计[J]. 李景魁. 煤炭技术. 2013(11)
[5]大区域水质污染智能监测系统设计[J]. 李晋,熊炎. 计算机测量与控制. 2013(10)
[6]k-Nearest Neighbor Query Processing Algorithms for a Query Region in Road Networks[J]. Hyeong-Il Kim,Jae-Woo Chang. Journal of Computer Science & Technology. 2013(04)
[7]我国城市灾害防范及对策研究[J]. 田春玲,徐长乐,于川江. 科学. 2013(03)
[8]无线传感器网络Top-k多查询算法[J]. 张晓琳,魏朋佩,唐文斌. 传感器与微系统. 2012(05)
[9]无线传感技术在建筑环境监测中的应用[J]. 刘红梅,杨恒亮. 化工自动化及仪表. 2011(12)
[10]基于物联网技术的煤矿智能安全管理系统研究[J]. 任志宏. 价值工程. 2011(33)
博士论文
[1]无线传感器网络查询处理关键技术研究[D]. 刘宇雷.南京航空航天大学 2012
[2]无线传感器网络时空查询处理技术研究[D]. 刘亮.南京航空航天大学 2012
[3]无线传感器网络能量优化路由算法研究[D]. 江海峰.中国矿业大学 2010
[4]无线传感器网络分布式数据管理关键技术研究[D]. 郑瑾.中南大学 2010
[5]无线传感器网络节点定位与数据融合技术研究及实现[D]. 孔凡天.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于数据融合的无线传感器网络低功耗研究[D]. 王俊领.大连海事大学 2013
[2]基于跨层优化的无线传感器网络数据查询算法研究[D]. 吴蒙宁.东北大学 2012
[3]基于粒子群算法的无线传感器网络路由技术研究[D]. 李福华.南京邮电大学 2012
[4]无线传感器网络中感知数据查询处理技术的研究与实现[D]. 胡潇迪.南京航空航天大学 2012
[5]基于网格的无线传感器网络数据聚合算法的研究[D]. 刘文亮.山东大学 2010
[6]无线传感器数据库中KNN查询算法研究[D]. 黄才炎.天津大学 2009
[7]一种新的无线传感器网络时空查询算法设计与应用[D]. 严伟中.苏州大学 2009
[8]无线传感器网络时空查询算法研究与实现[D]. 沈佳佳.南京航空航天大学 2009
[9]无线传感器网络协同信息处理技术研究[D]. 张美燕.浙江工业大学 2009
[10]无线网络传感器数据管理关键技术研究[D]. 韩树人.江西理工大学 2008
本文编号：3157954
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