摘 要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN），一种由大量传感器组成且能够进行无线通信的无线网络，在现代生活中得到了愈来愈广泛的应用。无线传感器网络能够对监测区域内观测者感兴趣的信息实施实时监测、感知以及采集，并对采集到的信息进行预处理，最后通过无线通信的方式发送给观测者。

作为多传感器数据融合中的经典算法，D-S证据理论一直是研究热门。本文深入研究并探讨了如何将证据理论与无线传感器网络决策融合相互结合。在分析对比了集中式融合方式和分布式融合方式的优缺点后，本文中的决策融合问题都将基于分布式融合方式展开。无线传感器网络决策融合是各个传感器先对所收集的的信息进行局部决策，随后由融合中心对这些局部决策进行融合，并作出对某个目标或某个事件的决策的检测技术。正是由于D-S证据理论在处理不确定信息方面的优势，使其成为多传感器数据融合中最常应用到的算法。

本文首先对无线传感器决策融合展开了理论阐述，详细分析了决策融合原理、融合方式和模型等。然后，对D-S证据理论的基本理论展开说明以及对合成规则进行分析。对于D-S证据理论在决策融合的基本算法进行分析讨论，并对D-S证据理论在无线传感器决策融合系统中处理分析时凸显的信息方面问题进行了分析。主要研究内容有证据理论的优缺点、信息源独立性问题和证据冲突问题等问题。并且针对严重证据冲突时的融合提出相应的改进方法，提高其融合性能。

关键词：无线传感器网络，决策融合，D-S证据理论

ABSTRACT

Wireless Sensor Network is a wireless network by a large number of stationary or moving sensor to self-organization and multi-hop manner constituted，which is able real-time monitor, sense and collect node deployment area of interest in the viewer's perception of the object of all kinds of information(such as light intensity, temperature, humidity, noise and harmful gas concentrations and other physical phenomena),and after processing the information obtained, it will be sent to the observer through a wireless network eventually.

In this paper, we discuss a conventional multi-sensor data fusion of classical algorithm-Evidence Theory in Wireless Sensor Network Based on Decision Fusion.,which is based on distributed sensor fusion approach network decision fusion problem.Wireless sensor network (WSN) decision fusion is a key problem of sensor network data fusion.Decision fusion is a kind of sensor network from all sensor information fusion, sensor network and to make decisions on a target or an event detection technology.D-S evidence theory for uncertain information expression and synthesis provides a natural and powerful fusion method, so the it application in WSN decision fusion has great significance to improve the performance of WSN.

First of all, explain the wireless sensor decisions theoretically, and then analyze decision fusion principles, advantages and disadvantages, and models.After that, illustrate the basic theory of D-S theory and expand a description of the synthesis rule analysis. Evidence for the theory is discussed in-depth analysis of the basic application model decision fusion, D-S theory and decision-making in the wireless sensor fusion system to information problems highlighted were analyzed processing analysis.The main contents are the advantages and disadvantages of D-S theory, sources of information and evidence on the independence of conflicts and other issues, and propose improvements to improve and enhance their integration performance.

Key Words：Wireless Sensor Network, Decision fusion,D-S theory

目录

第 1 章 绪 论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3课题研究内容 2

第2章 无线传感器网络及决策融合概述 3

2.1无线传感器网络概述 3

2.2无线传感器网络的体系结构 3

2.2.1 网络结构 3

2.2.1 节点组成 3

2.3无线传感器网络的特点 4

2.3无线传感器网络决策融合 5

2.3.1决策融合 5

2.3.2决策融合方式 5

第3章 D-S证据理论 7

3.1 D-S证据理论概述 7

3.2 D-S证据理论的基本理论 7

3.2.1 识别框架 7

3.2.2 基本信任分配函数 8

3.2.3 信任函数 9

3.2.4 似然函数 9

3.3 D-S 合成规则及其基本性质 10

3.3.1 D-S 合成规则 10

3.3.2 D-S证据理论合成规则的基本性质 11

第4章 应用过程中D-S证据理论出现的问题及改进 13

4.1证据冲突问题 13

4.2 D-S证据理论的改进 13

4.3 D-S证据理论存在的其他问题 15

4.3.1 信息源独立性问题 15

4.3.2 基本概率指派问题 15

4.3.3 计算量问题 15

第5章D-S证据理论在WSN决策融合中的应用实例 16

5.1应用实例 16

5.2仿真及仿真结果 17

第6章 总结与展望 19

参考文献 20

致谢 22

第 1 章 绪 论

本章主要对无线传感器网络决策融合的课题研究的背景和意义、国内外研究发展与现状以及课题研究内容进行了综合论述。

1.1课题研究的背景和意义

近年来，随着无线通信、信息处技术以及器技术的不断发展，无线传感器网络逐渐引起了人们的关注。在无线传感器网络得到重视之前，关于多传感器网络的研究已经取得了具有重大意义的科研成就，在决策融合方面同样有了很重要的研究成果。众所周知，体积的制使得各个传感器本身所具有的能量是极其有限的。因此在传感器做出局部决策并进行传输时，传输离受到能量的限制变得十分有限。恰恰由于种种限制，在传统多传感器网络的基础上研究所得到的决策融合方法，并不能很好地应用在无线传感络决策融合之中。

无线传感器网络的基本功能是采集各个传感器节点所在检测区域的信息，并通过无线通信的方式将检测到的信息发送给接受者。随着大规模集成电路技术的发展，传感器在体积不断变小的同时价格也不断下降，这使得大规模的无线传感器网络成为可能，如在一个周边患无人烟的恶劣环境下，这些节点可以用来收集温度、湿度以及其他类型的参数，并将它们融合，使网络完成监控或其他控制任务。由于传感器节点的生命周期严格受到电池电量和网络特性的限制，如何降低系统功耗一直是传感器网络研究的亟待解决的关键问题。降低系统功耗主要是要求节点在接收和传输数据方面尽可能消耗更少的能量，因为无线传感器网络通常都架设在人类难以到达的地方，能量的补充就是一个大问题。通过节点间尽可能地使用本地融合可以有效提高带宽的利用率，甚至能够消除由于部分节点死亡对网络造成的破坏。

在现代战争中，通信几乎可以说是决定战争走向的关键因素。在战场上，许多决策都是基于传感器网络传输的庞大信息。因此，如何对这些信息进行处理并作出正确的决策处理就变得至关重要，这也是无线传感器网络决策融合的起源。数据融合技术是指利用计算机在一定规则下对所获得的若干观测信息进行自动分析和综合处理，以得到所需要的决策和评估结果而进行的信息处理技术。在无线传感器网络中，数据融合能够对大量的冗余数据进行网内处理，有效去除冗余信息并减少无线传感器网络中的数据传输量，从而使无线传感器网络的能量消耗减少。