在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,傳感器節(jié)點(diǎn)具有布置稠密、協(xié)作感知的特點(diǎn)。進(jìn)行數(shù)據(jù)采集過程中相鄰節(jié)點(diǎn)采集到的信息具有很大的相似性,而在具體應(yīng)用中,往往只關(guān)心監(jiān)測結(jié)果,并不需要收集大量的原始數(shù)據(jù),所以,在通過無線模塊采集數(shù)據(jù)的過程中充分利用節(jié)點(diǎn)的本地計(jì)算能力和存儲能力,將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理,組合出更有效、更符合用戶需求的數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)處理的方式即為數(shù)據(jù)融合,其中,多傳感器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)觸合的“硬件”基礎(chǔ),多源信息是數(shù)據(jù)融合的加工對象。數(shù)據(jù)融合具有如下4個(gè)顯著特點(diǎn)。
1)信息的冗余性:同一個(gè)信號可能被不同傳感器捕獲,去除不必要的重復(fù)信息。
2)信息的互補(bǔ)性:一種傳感器捕獲一種特征,多種特征的結(jié)合將獲得更全面信息。
3)信息處理的及時(shí)性:多傳感器的并行采集與處理。
4)信息處理的低成本性:為獲得準(zhǔn)確信息,可用多種廉價(jià)的傳感器協(xié)作來代替單個(gè)功能強(qiáng)大但高價(jià)的傳感器。
與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)注于高服務(wù)質(zhì)量和高效的帶寬利用率的特點(diǎn)不同,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電池能量、計(jì)算能力、存儲容量以及通信帶寬都十分有限,因此,節(jié)能是其設(shè)計(jì)首要考慮的因素。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模密集部署的特點(diǎn)導(dǎo)致收集到的數(shù)據(jù)存在大量的冗余,因此,可以在傳輸過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,數(shù)據(jù)融合技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)此目的的重要手段。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,對數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研究主要集中在節(jié)省整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量,增強(qiáng)獲得信息的準(zhǔn)確性、提高數(shù)據(jù)收集效率三個(gè)方面。數(shù)據(jù)觸合處理的信息主要是來自于同一類里的 傳感器數(shù)據(jù),通常是對同一時(shí)間不同空間的數(shù)據(jù)特征進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化,得到一個(gè)較理想的結(jié)果。 例如:無線收發(fā)模組之人員定位中,需要對多個(gè)已知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合;森林防火應(yīng)用中,需要對多個(gè)溫度傳感器探測到的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常需要將數(shù)據(jù)融合與路由算法相結(jié)合使用,利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點(diǎn)將接收的信息融合,以此來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的優(yōu)化。通過對多傳感器信息的協(xié)調(diào)優(yōu)化,數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以有效地減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中不必要的通信開銷,提高了信息的準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)收集效率。因此,傳輸已融合的信息要比未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)節(jié)省能量,延長了網(wǎng)絡(luò)的生存周期。但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)也面臨諸多挑戰(zhàn)。如,節(jié)點(diǎn)能源有限、多數(shù)據(jù)流的同步、數(shù)據(jù)的時(shí)間敏感特性、網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制、無線通信的不可靠和動態(tài)特性。
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