序 并非易事 。 过对 低层次概 念的封装为程序设计者提供高 通
杂， 所以要 求相 应的 中间件必须 能提供较好 的容 错机制及 自
适应能力； （） ３ 无线传感网络的节点数 量庞大，而且硬 件结构和操 作系统 也不尽相 同， 以要求 中间件 能够屏 蔽异构性 ， 所 从而
为应用层提供统一的接 １， ： 便于 应用系统的开发； ３
网 凼
间
关
技
件
键 术
研
究
ＷＳ ｓ Ｎ 中间件 的研 究大部分 仍处于初级 阶段， 面临许多 问 仍
题， 以下针对 ＷＳ ｓ中间件 中的数 据融 合技术给 出了一些探 Ｎ 讨： （） １提高数据融合 中数据 的准确性 数据 的准确性 是数据融合 中的重 要问题 。 由于无线传感 器 的节点分布 广泛 、 网络 拓扑结构动 态多变 ， 且处于 长期 而 无监 控状态 ， 易造成节 点故障或数 据传输错 误 ， 容 从而将 会 导致错误数据 出现在数据融合的过程 中， 这些 问题 的 出现都
（） ａ基于查询的路由 定 向扩散 （ ｉ ｃ ｄＤｉｕｉ ， ） 由中的数据融 合包 Ｄｒ ｔ ｆ ｓ ｎ ＤＤ 路 ｅｅ ｏ 括路径建立阶段的任务融合和数据发送阶段的数据融合 ， 这 两种融合都是通过缓存机制实现的 。ＤＤ的数据融合采用的
是“ 抑制副本” 的方法， 即对转 发过 的数 据进行缓存 ， 发现重 复的数据将不予转发 。 （） ｂ 基于层 次的路 由 Ｌ ＡＣ Ｅ Ｈ与 Ｔ Ｅ Ｅ Ｎ都 是基于层次的路由，它们使用分簇 的方法体现数据融合 。 每个簇 首在 收到本簇成员的数据后进 行融合处理， 并将结果发给 Ｓｎ ｉ ｋ节点 Ｌ Ａ Ｈ算法仅 强调 ＥＣ
为了节省传输的能量， 网络层 中开发与路 由相结合 的 在
（） ４ 模型驱动
无线传感器网络是 以数据为 中心 的， 传感器 节点采集的 数据在空 间及 时间上往往具有一定 的规律 ， 能够 用某 种模 型
进行描述
数据的历史观测值来预测未来 的观 测值 。 基于预测的数据融合方法， 主要是根据 传感器节点 采集 到的历史数据来预测未来数据， 达到减少 网络中的数据 传输 量、 节省节点 的能量 以及 延长网络寿命的 目的。 但是， 由于 传 感器 网络的动态多变性 ， 势必 给时域预测带 来许多 困难 。因 此， 法简单 、 算 具有 自适应 自学 习能力 的时域预 测数 据融合 方法是一 个值 得关注的研究领域 。
（） ４ 提高数据融合算法的安全机 制 ＷＳ 中的有些传感节 点部署于相对 恶劣 的环境 ， Ｎｓ 从而 使得类似 拒绝服务 的恶意攻 击和入侵变得更 加容易， 而数据
无
感
无线传感器 网络中的一 些研 究工作集 中在基于某 种模 型进行数 据融合 ， 典型 的模型包 括神经 网络 、 卡尔曼 滤
数据融合 ， 但并有 涉及具体 的融合方法 。 Ｅ Ｎ是 Ｌ Ａ Ｈ ＬＥ ＥＣ
数据融合 的方式 多种多样 ， 具体分类如 图一所示 。
的一种改进， 应用于监测事件 的反应网络 。Ｔ Ｅ Ｅ Ｎ和 ＤＤ一 样通过缓存机制抑制不需要转发的数据， 但它 利用阀值的设
置 ， 加 了灵 活性 。 增
豳传 中件键术究 线 络问关技研 无 络 感 传 中 网
间
Ｒ ｓ ａ ｃ ｉ ｈ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｅ ｅ ｓ Ｓ ｎ ｏ ｅ ｗ ｒ ｓ Ｍｉ ｄ ｅ ａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｗ ｔ ｔ ｅ Ｋ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ Ｗｉ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ Ｎ ｔ ｏ ｋ ｄ ｌ ｗ ｒ ｒ
，
５１
Ｋ～
数据融合技术 。 该类型的数据融合技术 主要有下面 四种实现
方式 ：
信开销和能量损耗。
３ 无 线传 感 网络 中 间件 的核 心 技 术
ＷＳ ｓ Ｎ 中间件 的核心技术有很 多，其 中数据 融合 （ ａ Ｄｔ ａ
Ａｇｒｇｔ ｎ 不 仅是研究 的重点， ｇｅａｉ ） ｏ 也是研究的热点 。 数据融合 是 将多份数 据或信息进行处 理， 组合出更有效 、 更符 合用户 需 求的数据 的过 程。 其主要优点是数据融合技术 能够有效克 服 ＷＳ Ｎｓ中能量约束， 去处冗余信息 ， 减少 网络 中的数 据传 输量 ， 从而节省 ＷＳ 节点能量， Ｎｓ 延长 ＷＳ 的生命期 。 Ｎｓ
集 。用 户使用描述性的语言向网络发送 查询请求 ， 查询请求 在 网络 中以分布式的方式进行 处理。 处理查询请 求以及返 回 查 询结果的过程实质上就是进行数据融合的过程 。 在这类算 法 中， 的方法包括 Ｔ Ｇ Ｔ Ａ等。 典型 Ａ 、ｉ Ｎ
（） ２ 数据包合并
数据包 合并的主要思 想是当某个节 点收到多个 子节点
发来的 数据包时 ， 将它们合 并成一个 大的数据 包， 后将合 然 并后的数据包发送到父节点。在 ＷＳ 中， Ｎｓ 数据字段相对较
的事件不定时 出现在某 些区域， 从而使这些 区域 的传感器节
点被激活退 出休眠状态 ， 进入触 发状态。 时， 此 可以用恰 当的 数据融合算法在事 件发生 区域 内快速有效 的进 行处 理， 将处
ｏ ｗｉ ｌｓ ｓｎｏ ｅ ｒｓ （ ｖ ． ｄｉｃａｓ ｅ ｄｓｍｍａｉｅ ｎ ｆ ｅ ｅ ｃｎ ｌ ｉ ａａ ｇ ｒｇｔ ｎ Ｆｎ ｌ ｉ ｕ ｓｓ ｆ ｒ ｅｓ ｅ ｓｒ ｔ ｋ ｗｓ ０ Ａｎ ｓｉ ｓ ｎ ｅ ｎ ｗｏ ｔｌ ｆ ａ ｕ ｉ ｒ ｓ ｅ ｔ ｙｔ ｈ ｏｏ ｅ ｄｔ ｇｅ ａｏ ． ｉａｙｉｄｓ ｓｅ ｚ ｏ ｏｈ ｋ ｅ ｇｓ ａ ｉ ｌｔ ｃ
阴躲芬 龚华明
Ｙｉ ｏ ｎ ａ ｎＤｕ ￣ｎ Ｇｏ ｇＨｕ ｍｍｇ
件
技
术
关 键
研
（ 阿坝师范高等专科学校计算机科学系， 四川 成都 ６ ４ ） １７１ １
（ ｅ ａｔ ｎ Ｃ ｍｐ ｔ ｃｅｃ，Ａ Ａ Ｔ ａｈｒ Ｃ ｌ ｇ ，Ｓｃｕｎ Ｃ ｅｇ ｕ ６ ４ ） Ｄ ｐｒ ｔ ｆ ｏ ｕｅ Ｓｉ ｅ Ｂ ｅｃ ｅ ｏｌ ｅ ｉ ａ ｈ ｎ ｄ １７ １ ｍｅ ｏ ｒ ｎ ｓ ｅ ｈ １
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｓ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｓａ ｄ ｓ ｎ ａ ｉｅ ｅｆ ａｕ ｅａ ｄ ｄ ｓｇ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｆ ｔ ｄ ｌ ｗａ ｅ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｅｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｓ ｒ ｃ ： ｈｉ ｐ ｐ ｒａ ａ ｙ ｅ ｎ ｍａ ｒ ｓｔ ｅ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉｎ ｐ ｃ ｐ ｅ ｓｍｉ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｕ ｚ ｈ ｉ ｏ ｉ ｏｈ ｉ
（）由于 无线 传感 网络 的工 作环 境一 般 比较 恶劣 和复 ２
２ 无线传 感网络 中间件
ＷＳ Ｎ不 同于 传统网络， 它具备 自己独特 的特征， 如有 限 的能量 、 通信 带宽 、 处理和 存储 能力 、 动态 变化 的拓 扑 、 节点 异构等。所 以在这 种动 态 、 杂的分布式环境上 构建应用程 复
层抽 象的 中间件技术 是一种新 的方 法， 以充分解 决 ＷＳ 可 Ｎｓ 中设 计和 实现所面 临的一些 问题 ， 方便应 用程序 的开发与实
基金 项 目： 阿坝 师专 校级 课题 “ 物联 网中间件技术 的应用研
究”
（） ４ 无线传感网络数据量大 ， 而且 冗余数据多， 再加上其 通信带宽有限，所 以不可 能将原始数据 传递 给应用系统 ， 而 且应 用系统希 望接受 的也 并非 原始数据 而是一 些有意 义的 事件 这就要 求 中间件必 须具备 数据 融合 的功能 ， 以缩小通
随着 微 电子 和 微系统 （ ＭＳ 、 ＭＥ ） 无线 通信 、 信号 处理 这 三个 技术 领域近年来 的飞速发展 ， 一个新 的研究 领域成为国 内外 关注的热点 ， 这就是基于 大量具有通信功 能的微型无线 传 感 器 构 造 的 无 线 传 感 网络 ＷＳ （ ｒｌ ｓＳｎｏ ｔ Ｎ Ｗｉ ｅ ｅ ｓｒ － ｅｓ Ｎｅ ｗｏｋ） ｒｓ。
（） ｃ 基于链的路由 ＰＧ Ｉ Ｅ ＡＳＳ是对 Ｌ Ａ Ｈ算 法 的融合方 式进行 改进 的一 ＥＣ 图一 数据融合方式分类
种算法。该算法在收集 数据 前， 网络 中的所有节 点链 接成 将 为一条单链， 然后随机选择其 中一个节点 作为首领 ， 向链 它
在 ＷＳ ｓ Ｎ 中间件 中， 常见 的有 以下三种数据融合模式：
方法 的优 点是在于每个 节点发送 数据的距 离几乎是最短的， 而且最终只有一个 节点 进行远距离数 据传输 。因此，它 比
Ｌ ＡＣ Ｅ Ｈ算法更节省 能量 ，但缺点是平均延迟较大 且鲁 棒性
较差。
（） ｄ 基于事件的路由 无 线传感器网络节点通常 有三种状态 ： 发送 、 接受 和休 眠。 在实际应用时， 传感器 网络 的节点分布范 围很广， 被监测
究
摘
要： 本文针对无 线传感 网的特 点， 分析总结 了其 中间件 的特 点和 设计原则 ， 并就其 中的关键技 术—— 数据 融合做 了分
类总结， 最后探讨 了数据融合技术的未来发展方 向。 关键词 ： 线传感 网络； 无 中间件 ； 数据融合 中图分类 号 ：Ｐ ９ Ｔ ３３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：６ １ ７ ２（Ｏ １１０ ５ －３ １７ － ９． ｌ），０ １ ４ ２ ０
中间件作为处于操作 系统 与应用程序之 间的系统软件 ， 通过对底层组件异构性的屏 蔽， 提供一 个统一的运行平 台和 友好的开 发环境 ， 并随着 技术的进 一步 发展 ， 具有 了动态 重 配置、 可扩展 、 上下 文敏感 等特征。 线传感 网络的 中间件由 无 于其 自身网络的独特特 征， 在设计 时必须遵 循以下准则：
ＷＳ Ｎ具 有极其广泛 的应用，如感知 战场状态 （ 军事应 用 ）环境 监控 （ 、 如气 候 、 理 、 染变 化 的监控 ）物 理安 全 地 污 、 （ 如建筑 和结构 的监控 ）城市道 路交通 监控 、 、 安全 场所 的视