基于动态协同的无线传感器网络复合事件监测机制的研究

无线传感器网络(WSN)的诸多应用领域如生态环境、医疗保健和交通物流等都需要WSN对复合事件进行监测，然而当前的WSN数据收集或融合等处理技术尚不能支持网内复合事件监测，若把WSN中所有节点的数据发送至基站并在该基站上做集中式的事件查询则会产生大量通讯导致WSN很快瘫痪，而且这种方法因延迟较大而难以满足事件监测的时效性要求。.本项目研究WSN中复合事件的分布式监测机制。我们首先探讨在WSN中多节点如何在一定时空条件下根据事件发展动态地分解和协同监测复合事件，设计适于WSN处理的复合事件时序逻辑模型和基于此模型的复合事件分解算法以及有触发机制的动态事件监测树。此外，由于现有的介质访问控制层（MAC）和任务调度协议未考虑复合事件监测，我们还将根据复合事件监测的特点创造性地改进这些协议。我们最终将实现WSN复合事件监测的原型系统和测试平台，并在该平台上进行算法评估和改进及系统验证和展示。

本项目开题以来，各项研究按计划进行，到目前我们已经取得了以下三个方面的主要成果： （1）双子星节点体系结构及其分布式支撑算法的设计 (2) 新的整体事件查询调度优化算法(3) 动态组簇事件监测算法。在经费支出上，项目经费基本按预算进行支出。.我们设计实现了一种双子星WSN节点体系结构及支撑该节点和网络的分布式算法，以往WSN尚无此类设计。双子星节点设计有两个通讯模块和两个处理器内核。我们的分布式算法先根据子任务开销把子任务分配到两处理器的队列中, 两处理器在运行中通讯并动态调整队列以提高效率，但频繁通讯又会降低效率。为解决这一问题，我们的算法根据处理的语义及通讯时间，建立有触发器的树形数据结构，该数据结构中设定了各种触发条件如输入输出等待、通讯空闲、子任务完成等等，满足触发条件才会引起处理器间的通讯。我们已经理论验证了该数据结构能保证任务处理的语义及时序的正确性。实验表明，我们的算法大幅度节省了系统开销，使节点可以高速率采样和无线通讯。由于双子星节点可以同时用不同频率通讯，因此它还可用于对WSN运行状态进行实时监测和自诊断。这一成果获得了WCNC2011的最佳论文奖。.我们提出了一个新的整体事件查询调度优化算法。与以往协议只考虑查询的方法不同，该协议综合考虑查询和通讯，穿插安排查询、接收、发送，使每个节点的休眠时间尽可能地长而等待时间尽可能地短。 我们创造了新的不同于传统数据库但适用于传感器节点的事件查询操作符， 比如感应操作符、数据装配符、子数据触发器等，并在此基础上设计了新的查询评估树（Evaluation Tree）。这一成果发表在SCI索引的JPDC期刊上。.我们的动态组簇事件监测算法是面向数据的事件监测算法，它根据具体事件的发展方向，动态组簇，我们称为：“事件导航流动组簇”。该算法解决在未知移动目标运动轨迹的情况下，如何尽可能缩短动态事件监测的延迟和降低节点的能耗。这一成果发表在INFOCOM2011上。