針對土壤監(jiān)測的無線異構傳感網信息融合方法的研究.pdf

1、土壤是農業(yè)生產的物質基礎和生產保證，是人類珍貴的自然資源，土壤中的微生物能夠降解生活和生產中的造成的垃圾并將其納入天然循環(huán)軌跡并保持生態(tài)平衡。然而，近年來由于對土壤的操作不當，導致土壤侵蝕及土壤污染越來越嚴重，嚴重威脅了我國的生態(tài)環(huán)境質量。因此為了控制和治理土壤侵蝕及土壤環(huán)境污染問題，必須對土壤環(huán)境的質量進行實時監(jiān)測。由于土壤的時空變異性，土壤信息具有豐富多維性，必須對土壤監(jiān)測到的各種信息進行融合才能得到更準確的結果。
　　目前，

2、信息融合的關鍵技術還未實現(xiàn)理論性的突破，亦未形成具有自主知識產權的大面積土壤信息及時獲取的無線網絡應用系統(tǒng)。針對該問題，本文對土壤監(jiān)測的異構無線傳感網（Heterogeneous Wireless Sensor Network, HWSN）信息融合方法進行了研究，按照監(jiān)測的目的不同，主要從土壤的動態(tài)監(jiān)測與靜態(tài)監(jiān)測信息融合兩個方面進行了研究。
　　一、土壤的動態(tài)監(jiān)測信息融合算法研究
　　從關注的點不同，可以將土壤的動態(tài)監(jiān)測融合

3、問題分解為兩個問題：單目標監(jiān)測，即關注有無外來物入侵的問題；多目標監(jiān)測問題，即關注外來物侵入的個數(shù)問題。該部分的主要研究內容如下：
　　1、建立了土壤動態(tài)監(jiān)測的HWSN模型，并對多目標監(jiān)測模型信號在信道中的傳遞形式進行了合理的假設；
　　2、在無線傳感器網絡異構的情況下，對目標監(jiān)測信息融合算法進行了新的探究。首先從Likelihood Ratio（LR）融合規(guī)則著手，推導出了單目標在高信噪比（signal-to-noise

4、ratio, SNR）情況下的Chair-Varshney融合規(guī)則，在低SNR情況下推導出了Maxmum Ratio Combiner（MRC）和Equal Gain Combiner（EGC）融合規(guī)則，并將它們推廣到多目標監(jiān)測融合中；
　　3、在只知道信道統(tǒng)計（channel statistics, CS）信息條件下推導出了單目標的LR-CS（LR in CS）、MRC-CS（MRC in CS）融合算法，并將它們成功地推廣到了

5、多目標監(jiān)測融合中，推導出了相應的多目標融合算法。
　　二、土壤的靜態(tài)監(jiān)測信息融合算法研究
　　本部分主要研究了Dempster-Shafer（D-S）證據理論在土壤靜態(tài)監(jiān)測信息融合中的應用。D-S證據理論應用在土壤靜態(tài)監(jiān)測信息融合中會出現(xiàn)一些問題，本部分針對這些問題對其進行了相應的研究與改進。主要研究內容如下：
　　1、針對Dempster證據組合在土壤靜態(tài)監(jiān)測融合應用中可能會產生反直觀現(xiàn)象的問題，提出利用相似性系數(shù)加

6、權改進的DSSC（D-S on Similarity Coefficient）算法，通過對土壤的靜態(tài)監(jiān)測融合實例分析證明了改進算法的有效性，通過對比先前的改進算法驗證了改進算法的優(yōu)越性；
　　2、針對土壤證據沖突的度量問題，提出了基于相似矩陣轉變的BetPm-unSim度量單位。BetPm-unSim不僅避免了傳統(tǒng)沖突度量單位K存在的缺陷，而且相對于BPAd和difBetP兩種沖突度量，靈敏性更高、區(qū)分度更好，且計算量相對來說也較