低能耗和低時(shí)延的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據融合算法
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在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中，若各個(gè)節點(diǎn)在采集信息時(shí)，采用單獨傳送信息到匯聚節點(diǎn)的方法，則會(huì )造成網(wǎng)絡(luò )過(guò)多能量的消耗和傳輸信息的頻繁沖突碰撞。因此，使用數據融合的方法來(lái)減少網(wǎng)絡(luò )中信息傳輸的總量，從而達到節能和提高信息傳輸效率的目的。它不但可以采用一定的算法將傳感器節點(diǎn)采集到的大量原始數據進(jìn)行網(wǎng)內處理，去除其中的冗余信息，而且還可以在融合前減少匯聚節點(diǎn)等待非匯聚節點(diǎn)信息
傳輸的時(shí)間，減少網(wǎng)絡(luò )中數據融合的延時(shí)時(shí)間。
1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的數據融合算法
1．1 數據融合概念的描述
在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中，數據融合是在一定的準則下對按時(shí)間順序獲得的若干傳感器節點(diǎn)的檢測信息進(jìn)行自動(dòng)分析、融合，以完成所需要的估計任務(wù)和決策進(jìn)行的信息處理過(guò)程。
1．2 節點(diǎn)剩余能量的計算
假定節點(diǎn)的初始能量為Er，并且在T1時(shí)刻之前，網(wǎng)絡(luò )分別進(jìn)行了n1次、n2次的信息發(fā)送和接收，則節點(diǎn)i存T1時(shí)刻的剩余能量可用公式(1)表示
2 低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )數據融合算法
2．1 節點(diǎn)數據結構
傳感器節點(diǎn)i需要維護的信息包括：1)簇頭節點(diǎn)Pi；2)節點(diǎn)的剩余能量標志位Hi：設置能量閾值ST，若節點(diǎn)i剩余能量值為Si，當SiST時(shí)，則置Hi=0，并通知鄰節點(diǎn)不再向i發(fā)送信息；否則置Hi=1，可以進(jìn)行下一次信息的接收或者發(fā)送。
2．2 算法描述
假設在檢測區域內存在多個(gè)傳感器節點(diǎn)，我們將其分為多個(gè)簇。而后根據各個(gè)傳感器節點(diǎn)的傳輸距離，對每個(gè)簇內的節點(diǎn)進(jìn)行均勻布置，如圖1所示。
首先，根據網(wǎng)絡(luò )中每個(gè)節點(diǎn)的自身信息來(lái)決定各個(gè)簇頭節點(diǎn)，而后由它們來(lái)啟動(dòng)數據融合算法。由于網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)簇頭節點(diǎn)的選取都取決于自身的信息，因而會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )的結構和每個(gè)節點(diǎn)的位置處于不斷變化之中，若選取幾個(gè)固定的節點(diǎn)勢必會(huì )造成較大時(shí)間延時(shí)和能量消耗?；谏鲜鲈?，為了保證每次選取的初始節點(diǎn)不同，應該選擇距離基站最遠的節點(diǎn)作為初始節點(diǎn)，由它們啟動(dòng)融合算法，從而最短化簇頭節點(diǎn)到基站的距離，降低數據融合的延時(shí)和能耗，最大化網(wǎng)絡(luò )的生存周期。
每個(gè)簇中數據傳輸的過(guò)程為：首先，簇頭節點(diǎn)檢測自身的剩余能量Si，若Si>ST，置Hi=1，并向所有可到達的傳感器節點(diǎn)發(fā)布自己的位置信，否則簇頭節點(diǎn)廣播信息使得其他節點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。我們假設簇頭節點(diǎn)的剩余能量Si>ST，則簇頭節點(diǎn)向非簇頭節點(diǎn)廣播自己的位置信息，非簇頭節點(diǎn)i在接收到這一信息后，判斷自己到簇頭節點(diǎn)的最小跳數和距離其最近的節點(diǎn)i的剩余能量，若其剩余能量Si大于能量閥值ST，且到簇頭節點(diǎn)的跳數小于節點(diǎn)i到簇頭的跳數，則節點(diǎn)i選擇節點(diǎn)j作為父節點(diǎn)，并向父節點(diǎn)j發(fā)送加入請求，否則置Hj=0、Fj=0，告訴鄰近的節點(diǎn)不要再向j發(fā)送信息，并使自己進(jìn)入長(cháng)期休眠狀態(tài)，而后節點(diǎn)i重復上述過(guò)程，直到選出父節點(diǎn)為止。
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