16、无线传感器网络中的高效节能技术：密度查询处理与节点定位方案

无线传感器网络中的高效节能技术：密度查询处理与节点定位方案

1. 无线传感器网络概述

无线传感器网络（WSNs）能够持续收集各传感器节点产生的环境信息，如温度、湿度、气压等。传感器节点通过无线通信与相邻节点协作，以识别感兴趣的现象。然而，由于传感器节点体积小且依靠小型电池供电，它们在能源使用、数据处理能力和网络带宽方面存在限制。

WSNs 常用于人类难以到达的区域，如战场、灾区和沙漠，用于数据收集和监视。例如，在军事应用中，它们可监测战场状况以及核或化学攻击；还可用于火灾和洪水检测，以及监测土壤、大气等环境条件和动物状态。但为大量布置的传感器节点充电或更换电池十分困难，因此传感器网络的寿命依赖于电池，高效利用有限能源并产生高精度查询结果的方案成为研究热点。

近年来，许多研究聚焦于利用传感器网络监测移动对象，密度查询便是其中一种应用类型，可用于查找野生动物群或交通拥堵的位置。

2. 现有密度查询处理方案分析

2.1 查询处理分类

WSNs 中的查询处理方案分为集中式处理和网络内处理。集中式处理将数据收集到指定节点（如基站）以生成查询结果，这要求所有传感节点向基站发送消息，会增加不必要的通信成本，给传输数据的节点带来负担，降低网络寿命。

网络内处理（如 TAG）基于聚类技术和路由树，中间节点在路由树中聚合数据，仅将聚合后的数据传输到基站。像 SUM、MIN 和 MAX 等聚合查询只需聚合结果，无需全部数据，能有效降低数据收集成本。因此，网络内处理更适合传感器网络。

2.2 现有密度查询处理方案问题

现有密度查询处理方案基于由常规节点和处理节点组成的异构传