分布式传感器数据库系统多查询架构体系及融合算法研究

论文摘要

集成了微电子技术、计算机技术和无线通信技术的新型网络——无线传感器网络提供了一种全新的信息获取和处理方式,它由大量的传感器节点以自组网的形式构成,这些节点通过无线通信方式协作地完成分布式查询任务。近年来,传感器网络在军事国防、生物医疗、环境监测、抢险救灾等许多重要领域的应用越来越广,已成为当前的研究和应用的热点。从查询角度而言,无线传感器网络可以看作是一个以节点感知、存储数据为基础的分布式数据库系统。用户发出查询请求,传感器网络通过相应的查询处理技术,路由技术、数据融合技术,将用户感兴趣的数据经由网络发送给终端用户。由于无线传感器网络中能量和通信等方面存在着严格的资源限制,故不能将传统的分布式数据库查询技术直接应用于传感器网络。在对现有无线传感器网络查询技术分析研究的基础上,本论文关注于目前的研究较少的多查询处理问题,并依据无线传感器网络多查询处理的要求,提出了一种以节能为首要目标的新的查询架构体系（Multi-Queries Framework:MQF）。主要由分布于用户终端的窗口模块,查询服务器,历史数据库,基站的查询管理器,和节点的查询过滤器5个功能模块构成,其中查询管理器是整个体系的核心部分。在该框架下,提出了多查询的分类算法和查询融合算法。实验表明,利用本文的算法,在同等条件下,可以有效节省传感器网络能量的消耗,进而延长网络的生命周期。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.2.1 无线传感器网络研究及应用
• 1.2.2 无线传感器网络体系结构
• 1.2.3 无线传感器网络特点
• 1.3 无线传感器网络查询系统
• 1.4 主要研究工作及论文结构
• 第二章 无线传感器网络的数据查询
• 2.1 查询的分类
• 2.1.1 面向应用的分类
• 2.1.2 组成要素分类
• 2.2 查询处理方法
• 2.2.1 集中式查询处理方法
• 2.2.2 分布式查询处理方法
• 2.3 查询处理算法
• 2.3.1 Top-k 查询
• 2.3.2 KNN 查询算法
• 2.3.3 基于聚类Cluster 的查询算法
• 2.3.4 Push-Push 查询
• 2.3.5 Query-Agent 查询代理技术
• 第三章 多查询架构体系的构建
• 3.1 查询语言
• 3.2 数据模型和查询存储
• 3.3 多查询架构体系MQF
• 3.3.1 设计要求
• 3.3.2 模型与假设
• 3.3.3 MQF 组成
• 3.4 MQF 的查询流程
• 3.4.1 查询处理过程
• 3.4.2 MQF 的查询流程
• 3.5 小结
• 第四章 多查询融合算法
• 4.1 多查询分类算法（Multi-Queris Classify Algorithm）
• 4.1.1 算法假设
• 4.1.2 算法描述
• 4.2 多查询插入算法
• 4.2.1 数据结构
• 4.2.2 能量模型
• 4.2.3 Balance变量
• 4.2.4 算法描述
• 4.3 算法应用与分析
• 4.3.1 算法一的应用分析
• 4.3.2 算法二的应用分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 参与科研情况说明
• 致谢