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无线传感器网络作为传感器技术、无线通信技术、微电子系统技术和分布式信息处理技术相结合的产物,成为计算机科学领域的一个重要的研究分支。无线传感器网络是由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的微型节点组成,能够协作地监测、感知和采集环境或目标的各种物理参数,并把数据汇集到观察者。无线传感器网络可广泛应用在环境监测、军事国防、医疗卫生、抗灾救灾等领域。传感器节点大多采用电池供电,能量十分有限,受到工作环境的限制,难以更换电池,因此,如何降低节点能耗并延长网络寿命成为无线传感器网络领域的重要研究课题。
由于在无线传感器网络中,传感器节点所采集的数据之间存在着时空相关性,数据的冗余增加了传输数据的能耗,因此,有效利用已有数据之间的相关性,减少节点发送及转发数据包的次数,可以减少节点的能耗,也可以延长网络寿命。正是基于这一考虑,本文提出基于域和树的数据汇聚和融合方法以经济地使用能量。这种方法根据部分先验数据分析节点的相关性,基于采样数据之间的相关性差异构建域;在每个域内部,节点之间通过相互协调与监听来减少数据包的发送量,即利用域内节点之间的数据相关性融合采样数据并调整节点的数据发送速率以降低节点能量消耗,以提高带宽利用率;在汇聚树构建阶段,基于节点的剩余能量和节点间距离动态地构建数据汇聚树。仿真结果表明,所提出的数据汇聚与融合方法比现有的LPT和PEDAP数据收集方法消耗更少能量,可延长网络寿命。