【摘要】：萬物互聯(lián)的概念推動著物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoTs)的快速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分,也得到了長足的發(fā)展。與其它無線通信網(wǎng)絡(luò)相比,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不需要搭建復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施,它可以自動進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的配置和管理,并且自動實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)整。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署環(huán)境和傳感器節(jié)點(diǎn)自身的特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)的能量問題一直是阻礙其發(fā)展的瓶頸。如何減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗,提高能量利用率,延長網(wǎng)絡(luò)壽命是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究的重要課題。本文旨在提出一種能適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)壓縮算法,從而減少節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯?對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性研究具有重要的意義。本文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)用以及適用于該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)壓縮算法都做了深入的研究。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上,采用分層、分簇和可容錯的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署方式,這種部署方式在一定程度上克服了傳統(tǒng)部署方式中的數(shù)據(jù)傳輸不可靠和節(jié)點(diǎn)的能量利用率低等問題。在此基礎(chǔ)上,本文創(chuàng)造性地提出了基于正交化曲線擬合的數(shù)據(jù)壓縮算法,采用正交化的曲線擬合方法避免了傳統(tǒng)擬合方法造成的系統(tǒng)振蕩問題,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與實(shí)用性。在算法設(shè)計上,對數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端設(shè)置相同的參數(shù)和數(shù)據(jù)重構(gòu)機(jī)制,在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時,有效地減少了數(shù)據(jù)的傳輸量。最后,對算法的性能進(jìn)行了分析,用實(shí)際的樣本數(shù)據(jù)對算法進(jìn)行了詳細(xì)的演示,同時,還與其它的壓縮算法進(jìn)行了對比,并用MATLAB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,無論在重構(gòu)精度還是在壓縮比方面,算法都能有令人滿意的結(jié)果。
【圖文】：

又可以動態(tài)調(diào)節(jié)工作電壓，保持低功耗，如此一來可更大程度地減少處理器模塊逡逑的能量消耗。逡逑由圖１．１可知，無線通信模塊耗能最多，目前降低該模塊能耗的主要方法包逡逑括避免沖突、降低監(jiān)聽、縮短通信距離、增加節(jié)點(diǎn)休眠機(jī)制、合理地選擇路由機(jī)逡逑制以及降低數(shù)據(jù)通信量等。降低數(shù)據(jù)通信量即減少節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而有逡逑效地減少通信模塊的能量消耗。目前主要通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)、降低數(shù)據(jù)包重傳次逡逑數(shù)以及減少數(shù)據(jù)包數(shù)量和長度等來降低數(shù)據(jù)通信量。傳感器節(jié)點(diǎn)各模塊的節(jié)能策逡逑略如圖１．２所示。逡逑２逡逑

（１）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、管理節(jié)點(diǎn)以及衛(wèi)星通信網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)共同組成無線傳逡逑感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［２３］，它的結(jié)構(gòu)如圖２．１所示。逡逑｜邋／邋？逡逑Ｖ逡逑傳感器節(jié)點(diǎn)—管理節(jié)，，逡逑圖２．１無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逡逑傳感器節(jié)點(diǎn)不僅要對相關(guān)信息進(jìn)行采集和處理，還要具備路由功能，將數(shù)據(jù)逡逑逐跳地傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。逡逑匯聚節(jié)點(diǎn)將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)匯集到一起，再通過衛(wèi)星通信或互聯(lián)網(wǎng)通逡逑信的方式轉(zhuǎn)發(fā)給管理節(jié)點(diǎn)。由于匯聚節(jié)點(diǎn)需要收集全部節(jié)點(diǎn)采集的信息，所以它逡逑比普通傳感器節(jié)點(diǎn)的存儲空間更大，計算能力更強(qiáng)，能量供給也更充足。逡逑管理節(jié)點(diǎn)是整個網(wǎng)絡(luò)的終端監(jiān)測平臺，用戶可以通過它發(fā)布監(jiān)測任務(wù)，收集逡逑采集的數(shù)據(jù)，同時還能對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理。逡逑在一般的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2619695