無線感測器網路的數據丟失與重構研究

《無線感測器網路的數據丟失與重構研究》是依託上海交通大學，由孔令和擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無線感測器網路的數據丟失與重構研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孔令和
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

無線感測器網路在傳輸過程中，數據包的丟失普遍存在，導致收集到的數據集不完整。然而很多基礎科學研究比如自然環境探索、農業信息監控、野生動物觀察，都依賴於完整準確的感測數據集來了解對象的全貌。如何在數據丟失不可避免的情況下，儘可能提高數據集的完整性具有重要的研究意義。因此本課題提出對無線感測器網路數據丟失和重構的研究。無線感測器網路的數據丟失有其特殊性質，比如：無線信道的不穩定性、多跳拓撲結構的干擾、數據爆發的擁塞、節點失效等原因。使得傳統插值方法在無線感測器網路的數據重構中表現不佳。我們針對無線感測器網路的特性，分別從建立數據丟失數學模型；探索數據重構方法；設計數據收集協定；搭建實驗和仿真平台等四個方面對本課題進行深入分析，目標是將數據重構的準確性/數據丟失比提高一個階。

結題摘要

無線感測器網路在傳輸過程中，數據包的丟失普遍存在，導致收集到的數據集不完整。然而很多基礎科學研究比如自然環境探索、農業信息監控、野生動物觀察，都依賴於完整準確的感測數據集來了解對象的全貌。如何在數據丟失不可避免的情況下，儘可能提高數據集的完整性具有重要的研究意義。因此本課題提出對無線感測器網路數據丟失和重構的研究。分析無線感測器網路數據丟失的原因包括：無線信道的不穩定性、多跳拓撲結構的干擾、數據爆發的擁塞、節點失效等原因。傳統插值方法沒有考慮對這些原因的最佳化，因此在無線感測網的數據重構中表現不佳。 本項目的主要研究內容包含四個方面。一、對實際無線感測網收集來的數據集進行數據挖掘，提取數據丟失特徵，建立數學丟失模型；二、結合壓縮感知理論，對缺失數據進行重構，並最佳化數據重構精度；三、以數據重構方法為核心，設計了配套的數據收集協定，自適應採集關鍵數據，提高無線感測器網路數據重構精度，節省能耗；四、搭建60多個節點的無線感測網原型系統，並且進行大量基於實際數據的仿真實驗。為無線感測網中常見的數據包丟失問題提供整套解決方案，保障數據的完整性和準確性。 項目組在國際學術刊物和會議上發表論文25篇，其中CCF A類期刊和會議論文6篇，B類5篇，C類6篇，獲國際會議最佳論文獎2篇；專利授權2項，專利申請6項；畢業博士生1名，畢業碩士生4名。