无线传感器网络中基于映射的轮廓查询处理技术

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随着感知和通信技术的发展,无线传感器网络在军事和民用特别是环境监测领域已经得到了广泛的应用。轮廓查询在涉及多目标决策的无线传感器网络应用中起着非常重要的作用。尽管在传统的数据库领域中轮廓查询得到了广泛的研究,但是由于无线传感器网络的一些固有特征,比如无线、多跳通信、资源有限和分布式环境,现有的算法都不能直接应用到无线传感器环境中。  能量是无线传感器网络中的稀缺资源,所以在传感器网络中进行轮廓查询时必须要考虑到怎么减少网络中的能源消耗。另一方面,在传感器网络中计算准确的轮廓查询结果会消耗大量的能量。事实上,在某些情况下,人们利用近似轮廓的结果就可以得到足够的信息去研究数据和做出决定。基于上述两点,本文的主要工作总结如下:  (1)首先定义了滑动窗口轮廓的概念并提出了一种基本的滑动窗口轮廓查询算法(BS),接着提出一种基于映射的轮廓查询算法(MBS)来连续的维护传感器网络中的滑动窗口轮廓。在本算法中特别提出一种基于映射的轮廓过滤器(MSF)。每个传感器节点上都有一个这样的过滤器,用于过滤掉不会出现在最终结果中的元组。这样能量消耗就会减少。然后采用基于不等长映射的算法(VMBS)改进过滤器使其过滤能力更为强大。  (2)提出近似轮廓查询的语义,接着提出了两种查询方法来有效地计算无线传感器网络中的近似轮廓:基本近似轮廓查询算法(BAS)和基于不等长映射的近似轮廓查询算法(VMAS)。BAS根据一定的策略选择本地轮廓结果的一部分元组传输到基站构成近似轮廓,VMAS用基于映射的方法选择结果的一部分作为近似轮廓。  (3)特别的,将VMAS的实现细化为两种算法来计算近似轮廓,虚拟元组算法(VMAS-H)和真实元组算法(VMAS-R)。VMAS-H用期望值来代替真实的元组,而VMAS-R算法执行完成后最后的近似轮廓结果都是真实的元组。  (4)最后通过大量的实验证实了本文提出的多种算法能有效地减少网络中的通信代价,从而实现节能的目的。同时,VMAS算法在进行近似轮廓查询时,其准确度也能够得到有效的保证。
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