專利名稱：多層次多代理無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，尤其涉及一種多層次多代理無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點密集布設(shè)在無人值守的監(jiān)控區(qū)域而構(gòu)成的能夠根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是繼Internet之后將對21世紀人類生活方式產(chǎn)生重大影響的IT熱點技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將虛擬的信息世界與客觀的物理世界聯(lián)系在一起，改變了人類與自然界的交互方式，應(yīng)用前景十分廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療健康、交通管理以及商業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。由于現(xiàn)有無線傳感器節(jié)點硬件技術(shù)的局限使得傳感器節(jié)點的通信帶寬、處理和存儲能力、電池能量都有限，加之監(jiān)測環(huán)境的特殊性和不可測性，造成較高傳輸失效率。為此，通常通過增加節(jié)點部署的密度，以大量的冗余來克服傳感器硬件上的局限，以數(shù)量換取質(zhì)量。然而，大量冗余傳感器節(jié)點又帶來了新的問題:有限的能量與通信帶寬難以傳輸大量的冗余的傳感數(shù)據(jù)。研究表明，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通信消耗的能量比計算所消耗的能量多得多。據(jù)Gregory分析得到傳感器節(jié)點使用無線方式傳輸I比特到100米遠所消耗的能量可供執(zhí)行3000條指令。因此，盡量在數(shù)據(jù)傳輸前，刪除冗余、無效和可信度較差的數(shù)據(jù)，同時將來自不同節(jié)點的信息結(jié)合起來進行融合處理，達到減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量的目的。盡管針對傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合的研究已取得一些成果，但隨著對無線傳感器研究的不斷深入，仍有以下關(guān)鍵問題難以克服:一、現(xiàn)有數(shù)據(jù)融合方法針對性不夠強，針對不同用戶需求通用性差。二、未來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要更多的智能特性，現(xiàn)有數(shù)據(jù)融合技術(shù)與智能技術(shù)結(jié)合不夠。為此，本發(fā)明將人工智能中Agent技術(shù)應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)融合上，將網(wǎng)絡(luò)分層，并在不同層次網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)多級Agent進行數(shù)據(jù)融合，提升網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性和智能性，延長網(wǎng)絡(luò)的生命期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多層次多代理無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，旨在對于資源受限、節(jié)點密集部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，研究如何構(gòu)造基于多層次多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，提出基于該模型的數(shù)據(jù)融合策略，實現(xiàn)輕量級的高效融合算法，以達到減少冗余信息、降低網(wǎng)絡(luò)資源消耗、提高信息收集效率、增強網(wǎng)絡(luò)智能的目的。針對上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，多層次多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法。其特征在于，包括網(wǎng)絡(luò)邏輯分層、配置代理、數(shù)據(jù)融合。其步驟是:
首先，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行邏輯分層，將網(wǎng)絡(luò)映射成虛擬的多層網(wǎng)絡(luò)；
其次，對不同層次的網(wǎng)絡(luò)配置不同類型的代理；
最后，對不同類型的代理選擇不同的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)不同層次多種融合方法并舉的、面向不同用戶需求的、自主決擇的數(shù)據(jù)融合。所述網(wǎng)絡(luò)邏輯分層是以物理傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的邏輯上多層次的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。所述代理配置是在不同層次網(wǎng)絡(luò)上配置不同類型的Agent，不同Agent的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計，Agent的分發(fā)機制，Agent的通信機制,移動Agent的遷移機制。所述數(shù)據(jù)融合是針對上述多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點以及不同類型節(jié)點的固有特性，分門別類設(shè)計不同類型的輕量級的數(shù)據(jù)融合方法，實現(xiàn)對節(jié)點狀態(tài)信息與感知數(shù)據(jù)的高效收集與融合處理。本發(fā)明從數(shù)據(jù)融合的角度，采用多代理技術(shù)，提出一種多層次多代理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，并在此基礎(chǔ)上提出多層次多代理數(shù)據(jù)融合策略，有效解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中大量冗余傳感數(shù)據(jù)的傳輸問題，從而提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的收集效率，減少網(wǎng)絡(luò)開銷(特別是通信量和能量消耗)，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的動態(tài)增減和時斷時續(xù)的通訊狀況，增加網(wǎng)絡(luò)的生命期與智能性。


圖1是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)模型示意圖。在圖中，1、Sink節(jié)點 2、簇頭節(jié)點3、感知節(jié)點 4、移動代理。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，多層次多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，包括網(wǎng)絡(luò)邏輯分層、配置代理、數(shù)據(jù)融合。其步驟是:首先，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行邏輯分層，將網(wǎng)絡(luò)映射成虛擬的多層網(wǎng)絡(luò)；其次，對不同層次的網(wǎng)絡(luò)配置不同類型的代理；最后，對不同類型的代理選擇不同的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)不同層次多種融合方法并舉的、面向不同用戶需求的、自主決擇的數(shù)據(jù)融合。所述邏輯分層是從功能上將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分為信息感知節(jié)點、路由節(jié)點、融合節(jié)點三類。模型的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。信息感知節(jié)點是用于感知、收集事件信息；路由節(jié)點除了具有信息感知節(jié)點的功能外，還要承擔路由的功能；融合節(jié)點除了具有路由節(jié)點功能外還具有信息融合的功能。根據(jù)上述節(jié)點的功能特點，將網(wǎng)絡(luò)邏輯上分為三層:感知節(jié)點層、簇頭節(jié)點層和Sink節(jié)點層。所述配置代理是在每一個感知節(jié)點3上配置一個靜態(tài)Agent，用于感知節(jié)點信息融合以及給移動Agent提供接口。每一個簇內(nèi)配置一個移動Agent，用于簇內(nèi)的信息收集和融合。簇間配置若干移動Agent，用于收集各簇頭的信息，匯聚到Sink節(jié)點I。Sink節(jié)點I是信息匯集與代理分發(fā)節(jié)點，當接到用戶指令后，產(chǎn)生并分發(fā)移動代理4，移動代理4根據(jù)初始的巡回路徑進行在節(jié)點間移動，移動的過程中進行信息收集和融合處理。圖1中簇頭節(jié)點2實現(xiàn)了路由節(jié)點和融合節(jié)點的功能。所述數(shù)據(jù)融合是結(jié)合上述基于多代理多次的網(wǎng)絡(luò)模型，提出不同層次采用不同數(shù)據(jù)融合方法。在網(wǎng)絡(luò)邏輯分層的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)融合也分成多層:節(jié)點內(nèi)的融合、節(jié)點到簇頭的融合、簇頭間的融合、簇頭到Sink節(jié)點的融合等。多層次融合方法如表一所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)的特點可在時間、空間和類型三個維度上進行融合。不同層次的節(jié)點上運行不同類型的Agent，各Agent可根據(jù)用戶的需求自主選擇合適的融合算法，完成用戶交給的信息收集任務(wù)。表一多層次多類別數(shù)據(jù)融合策略
權(quán)利要求
1.一種多層次多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，它包括網(wǎng)絡(luò)邏輯分層、配置代理、數(shù)據(jù)融合，其特征在于方法步驟是: 首先，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行邏輯分層，將網(wǎng)絡(luò)映射成虛擬的多層網(wǎng)絡(luò)； 其次，對不同層次的網(wǎng)絡(luò)配置不同類型的代理； 最后，對不同類型的代理選擇不同的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)不同層次多種融合方法并舉的、面向不同用戶需求的、自主決擇的數(shù)據(jù)融合； 所述網(wǎng)絡(luò)邏輯分層是以物理傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的邏輯上多層次的無線傳感網(wǎng)絡(luò)； 所述代理配置是在不同層次網(wǎng)絡(luò)上配置不同類型的Agent，不同Agent的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計，Agent的分發(fā)機制，Agent的通信機制,移動Agent的遷移機制； 所述數(shù)據(jù)融合是針對上述多代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點以及不同類型節(jié)點的固有特性，分門別類設(shè)計不同類型的輕量級的數(shù)據(jù)融合方法，實現(xiàn)對節(jié)點狀多層次多代理無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多層次多代理無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，該方法包括網(wǎng)絡(luò)的邏輯分層，各層代理的配置，基于代理的數(shù)據(jù)融合方法。其步驟是首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行邏輯分層，將網(wǎng)絡(luò)映射成虛擬的多層網(wǎng)絡(luò)；其次，對不同層次的網(wǎng)絡(luò)配置不同類型的代理；最后不同類型的代理自主選擇不同的數(shù)據(jù)融合算法，實現(xiàn)不同層次多種融合方法并舉的、面向不同用戶需求的、自主決擇的數(shù)據(jù)融合。本發(fā)明從數(shù)據(jù)融合的角度，采用多代理技術(shù)，提出一種多層次多代理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，并在此基礎(chǔ)上提出多層次多代理數(shù)據(jù)融合策略，有效解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中大量冗余傳感數(shù)據(jù)的傳輸問題，從而提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的收集效率，減少網(wǎng)絡(luò)開銷(特別是通信量和能量消耗)，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的動態(tài)增減和時斷時續(xù)的通訊狀況，增加網(wǎng)絡(luò)的生命期與智能性。
文檔編號H04W24/06GK103118391SQ201310038080
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者張勝 申請人:南昌航空大學