無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用

周祥民 山東省煙臺第三中學(xué)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是一個在世界范圍內(nèi)都受到廣泛關(guān)注的項目。WSN利用各種傳感設(shè)備來收集被監(jiān)測目標(biāo)的信息，然后再通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到系統(tǒng)終端。從目前的發(fā)展水平來看，能源供應(yīng)是WSN研究的最大難題，其困難之處主要在于數(shù)據(jù)輸送、信號分析處理，以及硬件的使用。所以，如何使用有限的能量完成復(fù)雜繁多的工作是WSN發(fā)展進(jìn)步亟待解決的難題。經(jīng)過不懈的努力和探索，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以解決這一困難。

1 數(shù)據(jù)融合的重要性

數(shù)據(jù)融合是WSN的核心技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)主要是為了篩選出少量的、有用的信息。此技術(shù)利用一定的程序?qū)鞲衅魇占降男畔⑦M(jìn)行匯總整理，從而篩選出為數(shù)不多的有用的信息。數(shù)據(jù)融合技術(shù)在一定程度上減少了數(shù)據(jù)的傳輸量，從而能夠極大程度的節(jié)約能源，同時還能提高網(wǎng)絡(luò)的使用壽命、增大信息的處理效率等。

2 數(shù)據(jù)融合方法分類及研究

現(xiàn)代數(shù)據(jù)融合技術(shù)，按照不同的分類方法進(jìn)行劃分，就會出現(xiàn)不同的類型。比如，根據(jù)融合規(guī)則進(jìn)行劃分，就會出現(xiàn)有損融合、無損融合、基于應(yīng)用的融合、獨立于應(yīng)用的融合、基于分布數(shù)據(jù)庫的融合、基于中心的融合等類型。而且，現(xiàn)代數(shù)據(jù)融合技術(shù)是一個綜合性的科研項目，是具有很大的研究空間的，值得研究人員付出努力。

2.1 基于生成樹的數(shù)據(jù)融合

所謂的基于生成樹的數(shù)據(jù)融合，顧名思義，就是將收集到的信息逐層進(jìn)行匯集，一層一層的累積，形成類似逆向樹的數(shù)據(jù)融合。該數(shù)據(jù)融合采用就近原則、最短原則、增量原則三大原則進(jìn)行計算，能將數(shù)據(jù)融合的優(yōu)點發(fā)揮的淋漓盡致。但是，它也存在一定的缺陷：一是生成樹的構(gòu)建和融合所需時間的問題；二是數(shù)據(jù)融合生成樹的維護(hù)問題，一般只有日常維護(hù)和事件維護(hù)兩種，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

2.2 消除時空相關(guān)性的數(shù)據(jù)融合

因為被檢測的對象往往是非常復(fù)雜的，所以，就需要安裝多個傳感器。多個傳感器同時進(jìn)行工作的后果就是導(dǎo)致傳達(dá)的信息重復(fù)且復(fù)雜。這種重復(fù)性和復(fù)雜性就是我們通常所說的信息在時間和空間上的相關(guān)性。想要獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，就必須消除這種時間和空間上的相關(guān)性。這也是目前融合技術(shù)研究的重點。對于時間和空間融合技術(shù)的研究主要分成兩個方向：一是時間或空間融合；二是時空融合。

2.3 路由驅(qū)動型數(shù)據(jù)融合

路由驅(qū)動型數(shù)據(jù)融合包含兩種協(xié)議:一是定向擴(kuò)散路由協(xié)議；二是分層聚簇路由協(xié)議。所謂的定向擴(kuò)散協(xié)議就是將數(shù)據(jù)作為中心，再將數(shù)據(jù)融合分為建立路徑階段融合和數(shù)據(jù)傳輸階段融合。這類融合方式操作非常簡單，但是不能很好的融合近距離的數(shù)據(jù)點。分層聚簇路由型數(shù)據(jù)融合是通過低能耗自適應(yīng)聚類分層協(xié)議，建立以層次結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的路由結(jié)構(gòu)。路由驅(qū)動型數(shù)據(jù)融合算法與建立路由結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，目前還有很多難題亟待解決。

2.4 基于預(yù)測的時域數(shù)據(jù)融合

基于預(yù)測的時域數(shù)據(jù)融合主要就是將收集到的信息按照時間順序進(jìn)行排列整理，找出信息內(nèi)部存在的規(guī)律，然后對未來的信息進(jìn)行預(yù)測。當(dāng)預(yù)測到的信息與真實信息的誤差值較小時，就可以將預(yù)測的信息進(jìn)行傳輸。這樣的數(shù)據(jù)傳送方式比較簡單，能減少信息的傳輸量，保證正確率。

2.5 基于分布式壓縮的數(shù)據(jù)融合

所謂的基于分布式壓縮的數(shù)據(jù)融合，就是將收集到的信息分布開，然后分別進(jìn)行壓縮，從而建立合適的數(shù)據(jù)庫。壓縮的方式主要有分布式信源編碼、報頭壓縮、數(shù)據(jù)包合并、基于小波變換的數(shù)據(jù)壓縮融合、壓縮感知（CS）等。

3 數(shù)據(jù)融合面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢

從世界范圍來看，WSN的研究已經(jīng)取得相當(dāng)大的研究成果，其中在數(shù)據(jù)融合方面的成就更為顯著。在研究的過程中，已經(jīng)解決了非常多的難題。但是，技術(shù)的進(jìn)步是沒有止境的。技術(shù)人員仍然能夠繼續(xù)進(jìn)行研究，繼續(xù)優(yōu)化研究成果。為了能夠更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，還可以從以下幾個方面入手：（1）時間序列預(yù)測融合，這種融合方法能更加準(zhǔn)確的進(jìn)行預(yù)測，同時還能減少對資源的使用量。(2)分層聚簇數(shù)據(jù)融合，可以優(yōu)化技術(shù)來縮短數(shù)據(jù)融合所需要的時間(3)基于壓縮感知的數(shù)據(jù)融合，可以將數(shù)據(jù)的壓縮時間提前，盡量早的壓縮數(shù)據(jù)。這樣就能最大程度的保證數(shù)據(jù)的真實性。

4 結(jié)語

無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)已經(jīng)取代了WSN，是信息時代的一次重要革新。無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的核心就是將收集到的信息進(jìn)行整理，匯集成各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且還要最大程度的減少信息運(yùn)輸過程所需要的能量，還要最大限度的保證信息的真實性。WSN數(shù)據(jù)融合是一項非常靈活的技術(shù)，它能夠根據(jù)環(huán)境的不同而衍生出不同的計算方法，從而保證收集到的數(shù)據(jù)都是最準(zhǔn)確的。所以，在對WSN融合技術(shù)進(jìn)行研究的同時，也可以研究與其相適應(yīng)的算法。

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