无线传感器网络中异常事件监测系统的设计与实现

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事件监测是无线传感器网络的一种重要应用。尤其是对于一些紧急事件,例如化学物质泄露、火灾等,往往希望尽快确定事件发生或影响的区域。无线传感器网络可以快速地覆盖事件可能发生的区域,并通过传感器之间的协同处理,检测出事件发生的确切位置。传感器网络中资源异常有限,传感器数据具有分布、动态、不确定性和海量性,以及网络的动态性和查询的长期执行性,这些给传感器网络中的事件监测带来了极大挑战。   本文介绍了传感器网络相关概念和背景知识,给出了基于传感器网络的事件监测系统的总体结构。一般意义上,监测包括监视和检测。在本文中,对事件监测问题的三个方面:事件发现、事件的边界检测与跟踪提出高效的算法,提高现有传感器网络高效准确的发现事件以及检测并跟踪事件边界能力。具体说来,本文的研究内容包括:   1.实时可靠的事件发现:针对紧急但缓变的事件,比如毒气泄漏和火源产生,提出了一种新的基于时空关联特性的事件发现模型,引入读数序列间的相关分析。首先通过对节点自身读数的时间序列,进行时间关联检查排除正常节点的错误数据;其次,通过邻居节点的读数的时间序列之间的相关分析,排除坏损节点的异常数据,提高了事件发现的准确性。实验结果表明采用该模型进行事件发现,结果精度高,能量消耗小,实时性也比较高。   2.高效的事件边界检测:边界检测是持续存在且蔓延型事件监测的一个重要需求。本章从边界查询的部署、边界查询的执行、查询结果的返回等方面给出了高效的解决方法。创新之处在于:提出新的对于边界点的定义,并在网内以分布式的算法检测边界点;在重点边界处,提供边界的更丰富有用的信息,使用户对事件边界有更直观的认识。   3.边界跟踪:事件区域边界的跟踪不同于单个目标的跟踪,因为不仅边界位置在不断变化,而且边界自身也会发生形变。针对上一章中边界的特点和定义,我们提出了高效的边界跟踪算法。
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