无线传感器网络数据融合技术探析

（一）概念

数据融合又被称为信息融合无线传感器网络，数据融合是指传感器节点感知采集的数据按照一定的原则进行去重、去冗余、去错的技术，通过该技术可以使最终用户看到的数据更加准确、可靠。

（二）作用

利用该技术可以解决很多无线传感器网络中的问题，具体作用如下。

1.节省能量，降低能耗

无线传感器网络中，能量消耗主要集中在数据的无线传输阶段，其次是在数据的收集和处理阶段。实验研究表明，传感器节点需要消耗大约4000nJ的能量才能发送大约1byte的数据，而仅仅需要消耗大约5nJ的能量来处理一条指令。所以在无线传感器网络中加入数据融合技术可以减少发送的多余信息，降低传输过程中的能量消耗，从而增加节点的使用时间，达到延长无线传感器网络寿命的目标。

2.提高数据的传输速率

在无线传感器网络中往往只有一个汇聚节点，如果所在检测区域内所有的传感器节点直接与汇聚节点通信，因为数据量过多，会导致传输通道堵塞，增大收到数据的延迟。在无线传感器网络中加入数据融合技术可以有效地减少发送的数据量，从而缓解传输通道的负荷，使传输延迟得到有效解决。即使用户所要求的有效数据量没有降低，但是通过融合技术合并要发送的信息组数，这样就减少了实际发送过程中的信息数，使得传输通道的利用效率得到提高。

3.获取精确信息(www.xing528.com)

无线传感器网络中的传感器节点往往部署在人迹罕至、环境恶劣的监测区域内，传感器节点的功能受环境因素的影响比较大，而且传感器内部的精度不高，通常收集到不正确的数据。因此对采集到的多个数据进行融合处理，可以有效地提高数据的可信度和准确度。

（三）分类

1.按照数据融合层次划分

①数据级别的数据融合：该级别的融合是对原始数据进行操作，融合后再进行特征提出。这种融合方式可以有效地防止数据量损失，而且能够提取到精确度高的数据信息。②特征级别数据融合：该级融合首先会从感知的数据中提取特征值，然后将提取出来的特征值做融合处理。特征级融合可以实现数据的有效压缩，降低无线传感器网络数据传输对传输通道带宽的要求。该级别数据融合是在中间层次上进行的融合。③决策级别数据融合：高层次的数据融合，是直接面向应用的，经过决策融合后的数据是可以直接用来执行任务的。通过决策级融合往往可以得到直接的决策结果，从而影响决策水平。传感器节点感知到的数据通过特征提取、初步判断推理以及决策后，再进行数据融合。

2.按照融合信息含量的变化划分

①有损失融合：顾名思义，有损失融合就是通过牺牲大量的数据量来降低网络的传输量。但是在牺牲数据量的同时，要保证用户所需要的那部分信息不能被牺牲。②无损失融合：该融合是简单地对多组数据打包组合，省去了因为分组过多，而导致头部信息过多。这种融合方式没有影响数据中的细节信息，只是单独地删去了冗余的头部信息数据，虽然保证了数据的完整性，但是因为去除掉很少的信息，因此融合的效果不明显。

3.按照信息融合处理的模式

①集中式融合：该模式是由汇聚节点在收集到数据后统一进行融合处理，这种融合模式最大地保持了信息的完整性，保证了数据的精度，但是由于由汇聚节点进行统一融合，所以普通节点所发送的数据没有减少，网络中同样存在大量的冗余信息，所以该模式不利于延长网络的使用寿命。②分布式融合：该融合方式是数据融合发生在传感器节点感知收集到数据后和不断地转发过程中，最后才将融合后的结果发送到汇聚节点，汇聚节点再做进一步的融合。这种融合方式和集中式融合的区别在于：分布式融合对传输通道的带宽要求更低，在融合的过程中不断减少数据量，这种融合方式能有效地降低能耗，但是不能保证数据的精度。