本项目研究基于分布式信源编码的无线传感网络数据融合的相关理论和关键技术,提出基于分簇和分布式信源编码的无线传感器网络数据融合方案及相应的高效算法与协议,以提高无线传感器网络的能量利用率和网络性能。通过这项研究,在基于分布式信源编码的无线传感器网络数据融合相关理论及关键技术方面提出创新研究成果。具体研究内容包括分簇编码的优化问题和码率分配的优化问题,提出高效的优化算法和分布式协议,以消除网络节点之间的数据冗余;可靠分簇编码的优化问题,提出高效的优化算法和分布式协议,以提高方案的可靠性;提出基于分布式信源编码和熵编码的混合编码方案及支持这一方案的熵编码感知路由协议,以消除簇与簇之间的数据冗余,提高整体方案的数据融合性能。在研究中,最大限度地降低算法和协议的复杂性,采用理论分析和计算机仿真相结合的方法,对提出的优化算法和各种协议进行性能评估和验证。
data aggregation;distributed source coding;algorithm and protocol;wireless sensor network;
无线传感器网络的许多应用要求在一个目标区域内高密度地部署大量传感器,以观察或监测某种物理现象,并要求位于区域内不同位置的传感器将所观察或监测到的数据进行一定处理后,传送到数据汇聚节点作进一步处理。由于所部署的传感器密度高、数量大,在不同位置的传感器所观察或监测到的数据通常在空间上具有一定的相关性,从而在网络中产生相当大的数据冗余。为了减小传感器处理和传送冗余数据所消耗的能量,提高网络的能量效率,需要采用有效的数据融合技术来消除数据间的相关性和网络中的数据冗余。 本课题针对无线传感器网络中的数据融合问题,研究基于分布式信源编码的无线传感器网络数据融合的理论方法和算法协议。课题组在充分调查和分析无线传感器网络数据融合和分布式信源编码等相关领域国内外研究现状的基础上,提出利用分布式信源编码技术进行无线传感器网络数据融合的思想,并对相关的理论方法和算法协议进行了深入研究。在课题研究过程中,课题组紧紧围绕课题所确定的研究目标和拟解决的关键技术问题,展开课题的研究工作。首先对相关的分簇、路由和数据传送等基础问题进行了研究。在此基础上,通过系统和深入的研究,提出了基于分簇和分布式信源编码的无线传感器网络数据融合方案以及相应的高效分簇编码优化算法、码率分配优化算法、可靠分簇编码优化算法、簇头故障协作检测方法和熵编码感知路由协议, 有效地解决了相关的分簇编码优化、码率分配优化、可靠分簇编码优化和熵编码感知路由等关键技术问题。通过理论分析和仿真实验,验证了所提出的数据融合方案及其相应的优化算法和协议能够显著地提高无线传感器网络的能量效率和性能。 本课题在基于分布式信源编码的无线传感器网络数据融合的理论方法和算法协议方面,取得了一批创新研究成果。截止本课题结束,在课题研究工作的基础上,课题组已出版国内专著1部,发表国际期刊论文8篇(均被SCI和EI检索)、国内期刊论文1篇(被EI检索)和国际会议论文15篇(均被EI检索),共24篇论文,超额完成了课题预期的研究成果指标。此外,在课题研究期间,课题组与多所国内外高校和研究机构开展了广泛的研究合作与学术交流活动,有效地促进了课题的研究工作。在人才培养方面,先后有3名博士研究生和5名硕士研究生在课题的资助下,开展了课题的研究工作。 总体上,本课题研究的开展对于无线传感器网络数据融合技术的发展起到了积极的促进作用。