WSN中的一种多传感器数据融合算法(2)

来源:南粤论文中心 作者:宁宣杰1,赵 海1,尹 发表于:2010-04-03 10:54  点击:
【关健词】光线传感器髑络;数据约篱;约簿算法;数据融会
(Timer删T。蝴)=㈣ 据通信层.传感应用层执行传感数据采集任务,将采集到的 数据发送鹾数据遴信浸,数据遴信屡将传感应用层发送来鹩 数据全部传送到Sink带点上. 本文提窭7数据融合层的概念,鼷l力磐有数攮融合鼷

(Timer删<T。蝴)=㈣
 
据通信层.传感应用层执行传感数据采集任务,将采集到的 数据发送鹾数据遴信浸,数据遴信屡将传感应用层发送来鹩 数据全部传送到Sink带点上.
本文提窭7数据融合层的概念,鼷l力磐有数攮融合鼷 的无线传感器节点的逻辑结构示意图.当传感应用层中的程 旁采集羁传感数据信息寿,将传感数攒信惠铸递燹数据融会 屡中,在数据融合层中,对非实时数据进行数据约简处理.
最终,足将蜜酵类裂豹赞感数据秘发生变讫的嚣实融类
时数据n都会和之前存储的上一次的采集数据13进行比较, 求得其差值8.当发瑷器次采集静差篷鑫夺予交纯藏蘸矗l 时,既认为该次采集的数据与上次采集到的数据没有变化,不 嚣要发送给s{霸lc蒂点,不遂锊发送。瑟当器大予等予盥嚣雩, 则表示该被监测数据的变化率已经超出非实时变化阈僚。需 簧采瘸实时类翟数据豹矬溪方式霹该数据进行发送。
当非实时数据中发生变化的值被传送到Sink节点上面
鳇嚣圣候。Sink避遘鑫身记录的该菲实隧数据在滚繁熹豹采撵周期,对其进行插值,恢复为在传感器节点上采集到的非实时
数据的变化情提.
作为Sink节点,恢复这样的一个菲实对数据信息,除了 采样周期以外,还需要与节点的采样时间点进行同步.有关 时间同步阍题的详细讨论不在本文讨论范围之内,因而程所
设计秘算法牵,采鼷一攀争近叛静溪蒺胃接受静辩闻同多方式, 在无线传感器节点正常工作时,Sink节点利用接收的传感数 据包的信息同时进行采集时间同步.
浚2变迁集合
Table 2  C01lection of state transition
干电池供电.节点使用的传感器背板为MTS310,该背板包含
温度传感器、光发传感器、磁传感器、滋度簧感器、爱宠鼹、以 及加速度传感器.实验所使厢的无线传感器两络操作系统为 TinyOS,版本为1.11.1i.采集程序使用的是Surge—Reliable
例子采集程序.路出通讯协议采用的是EWMA Multi.Hop
Routing诲议.豳3力改动露的TinyOS絮秘示意爨,改动静
Description
诗算8=I狂•彝l Timer。耐鬣位归零 改变非窟时类型数据为实时类型数据
数据&发送弱数据遴嘏屡
移<=秘 B<=d 检测髓眦%酣计时是谮超过阈值k丽
Ti雕_瞄《=0
数据叠发送到数据通讯屡 Tim吼酬藏常计数

图3改动后的TinyOS架构示意图
Fig。3  Improved map of the TinyOS

部分包括猩Routing   Layer和Sensing   Appfication Layer
之闻添加了Data  Fusion Layer,并且在该数据融合鼷中实现
 
当Sink节点巅焉传感器躅终第熹发送避柬鳇数据包进
行时间同步时,其时间误差主要是数据包在网络中消耗的时 间.在传感器网络中由任意一个节点发送的数据到达Sink 节点的时闻延迟基本土蹙虫电磁波在节点闻传输消耗的时阕 j隆路壶节赢进行多魏路融转发处黧掰消耗的处理时闻构成。 从本文试验章节中所使用的无线传感器网络的实验数据得 出,每两个路由节点问的时间延迟谯lO    us以下.现有的实际 戈线传感器矮络孛,路蠡l跳数奎予255,对予采群震襄在移缀 的情况可以将其带来的时间误差忽略.
其具体同步情况分为两种:第一种,在Sink每一次接收 铡由菜个节点发送过来的传感数攥包的时候,郄进行采样时 阙点的弼步.第二种情况,当无线传感器丽络黢视的为几乎 不发生变化的传感信息时,传感器节点几乎不发送传感数据
包,但这也帮来问题:网络本身无法刿断该节点是否存活。为 了绦涯该蒂赢不会莲势被蓝溅数据永远不发垒炎纯嚣变免” 鳜节点“,在带点上设置了同步超时计数器Timersend,和相应 的阈值Tsend.Timersend计时超过阈值Tsend的时候,强制 发送一次传感数据,同步采样时闯煮。舞了使≯控制固步数 据的发送,农设定对,可以将发送周期阈值Tsend与采集阈俊 T采集形成倍数关系,T獭童•n=Tsend.

4实验结果耨性能分橱

4.1实验环境介绍
实验使用的无线传感器网络带点硬件为MPR2400E15,16l。 MPR2400繁熹上覆毽禽128Kbytes的程序存储器空阕,
4Kbytes的静态存储器,在MPR2400节点上砸还包括有
512Kbytes的外部串行Flash存储器空间.节点依靠两节AA
了文孛所提的数键绞蘸算法.
4.2实验数据分析 实验测试一共包含2个部分,以下按顺序描述测试的情
髭糕测试结果。 实验1.
第一部分实验,测试无线传感器网络对非实时类型数据 的数据约简效果,
该部分实验,溅试酶是耱闻书12小时酶温度变化信惠。 本文中所建立的无线传感器网络测试平台共包禽50个
无线传感器节点MPR2400.节点编号从0到49;其中0号节 点铭为Sink节轰,使薅羚接瞧滚。实验审采集程廖使惩静是 Surge_Reliable穰序,其中将漱度数据作为菲实时采集类型数 据.并且做以下设置调整:非实时数据的采样周期T采集设 置为8秒钟;Tsend设置为30分钟:A2设置失lO摄氏度;A1 设鼗为0摄琵度,帮当传感器发现湿度数据有变化鄂发送,这 样设鼹是为了保持和参照采集程序一样的采集精度.
在实验中,对每一份由Sensing    Application Layer中的 Surge_Reliable※集饔鳇瀑发数据露辩发送绘Data        Fusion Layer层和Routing  Layer层,这样做的目的是,让每一个传感 器节点同时扮演带有数据约简算法的无线传感器网络节点和 没有数据约篱算法的参照无线传感器鄹络。图4(觅下页)秀 在菜时刻的一个采集片断放大,其中黑色节点为Sink节点实 际接收到的数据包,红色节点为Sink节点计算出来的采集 点.
实验2。 对于现有的无线传感器网络,采用监视节点的电压下降
情况,可以简单衡效的反映出该无线传感器节点的能凰消情嚣。在实验孛,将3令赞感嚣髓络混合布置在一个房闭蠹,
每个传感器网络中包含有50个节点.使用这些节点阉时监 视温度数据和振动数.
这3个网络分别包含有1个Sink节点,2个Sink带点和
3个Sink节点,分利纪录其电鹾豹交纯祷况。三个阙络的霹
络D分别为0号、1号和2号.
的生存震期.

5结束语

本文将光线簧感器蹲络采集的数据翅分为实时类型积嚣 实时类型数据,给出了数据融合层的概念,并针对菲实时类憨 的数据提出了约简算法,通过采用该算法,在不豢失有效信息(责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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