無線傳感網絡數據融合技術的應用

周祥民 山東省煙臺第三中學

無線傳感器網絡（WSN）是一個在世界范圍內都受到廣泛關注的項目。WSN利用各種傳感設備來收集被監測目標的信息，然后再通過無線網絡上傳到系統終端。從目前的發展水平來看，能源供應是WSN研究的最大難題，其困難之處主要在于數據輸送、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雜繁多的工作是WSN發展進步亟待解決的難題。經過不懈的努力和探索，發現網內的數據處理技術，即數據融合技術可以解決這一困難。

1 數據融合的重要性

數據融合是WSN的核心技術。該技術的出現主要是為了篩選出少量的、有用的信息。此技術利用一定的程序將傳感器收集到的信息進行匯總整理，從而篩選出為數不多的有用的信息。數據融合技術在一定程度上減少了數據的傳輸量，從而能夠極大程度的節約能源，同時還能提高網絡的使用壽命、增大信息的處理效率等。

2 數據融合方法分類及研究

現代數據融合技術，按照不同的分類方法進行劃分，就會出現不同的類型。比如，根據融合規則進行劃分，就會出現有損融合、無損融合、基于應用的融合、獨立于應用的融合、基于分布數據庫的融合、基于中心的融合等類型。而且，現代數據融合技術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 基于生成樹的數據融合

所謂的基于生成樹的數據融合，顧名思義，就是將收集到的信息逐層進行匯集，一層一層的累積，形成類似逆向樹的數據融合。該數據融合采用就近原則、最短原則、增量原則三大原則進行計算，能將數據融合的優點發揮的淋漓盡致。但是，它也存在一定的缺陷：一是生成樹的構建和融合所需時間的問題；二是數據融合生成樹的維護問題，一般只有日常維護和事件維護兩種，是遠遠不夠的。

2.2 消除時空相關性的數據融合

因為被檢測的對象往往是非常復雜的，所以，就需要安裝多個傳感器。多個傳感器同時進行工作的后果就是導致傳達的信息重復且復雜。這種重復性和復雜性就是我們通常所說的信息在時間和空間上的相關性。想要獲得準確的數據，就必須消除這種時間和空間上的相關性。這也是目前融合技術研究的重點。對于時間和空間融合技術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 路由驅動型數據融合

路由驅動型數據融合包含兩種協議:一是定向擴散路由協議；二是分層聚簇路由協議。所謂的定向擴散協議就是將數據作為中心，再將數據融合分為建立路徑階段融合和數據傳輸階段融合。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據點。分層聚簇路由型數據融合是通過低能耗自適應聚類分層協議，建立以層次結構為基礎的路由結構。路由驅動型數據融合算法與建立路由結構密切相關，目前還有很多難題亟待解決。

2.4 基于預測的時域數據融合

基于預測的時域數據融合主要就是將收集到的信息按照時間順序進行排列整理，找出信息內部存在的規律，然后對未來的信息進行預測。當預測到的信息與真實信息的誤差值較小時，就可以將預測的信息進行傳輸。這樣的數據傳送方式比較簡單，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據融合

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

3 數據融合面臨的挑戰及發展趨勢

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

4 結語

無線傳感網絡數據融合技術已經取代了WSN，是信息時代的一次重要革新。無線傳感網絡數據的核心就是將收集到的信息進行整理，匯集成各種數據結構，并且還要最大程度的減少信息運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數據融合是一項非常靈活的技術，它能夠根據環境的不同而衍生出不同的計算方法，從而保證收集到的數據都是最準確的。所以，在對WSN融合技術進行研究的同時，也可以研究與其相適應的算法。

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