● 摘要
分布式传感器网络中的协同观测技术是指在分布式传感器网络环境下，多传感器协同的观测突发事件，并将所得到的观测数据提供给数据处理中心的一种观测技术。该技术一个重要的应用场景是各类型的应急响应系统，诸如火灾监测、汛情监测以及交通监测等，这些应急响应系统在居民生活中扮演着非常重要的角色。在分布式传感器网络协同观测技术的典型应用中，具有设备种类数量多、设备易耗损以及设备通过中心节点参与间接实现协同的特点，导致研究工作中至少面临三方面的挑战：第一，设备种类数量多，传统的树形组网方式存在不同级别的中心节点，中心节点失效会导致其管理的下属节点同时失效，弱化中心节点在网络中的重要性对于增强网络的整体稳定性有着非常积极的意义，因此“如何以去中心化的方式动态接入多类型的设备并组网”是面临的第一个挑战。第二，设备易耗损，尽可能的让传感器关闭监测功能处于半睡眠状态可有效的延长传感器的寿命，对于稳定的完成监测任务有着重要意义，因此“如何在保证监测质量与范围的前提下尽可能的使更多的传感器处于半睡眠状态”是面临的第二个挑战。第三，协同观测设备通过中心节点参与间接实现协同，未能最大的利用传感器所具备的计算能力，且在协同效率上有一定的提升空间，因此“如何让传感器直接进行协同工作并能保证协同过程的顺利执行”是面临的第三个挑战。为了解决上述问题，在分析目前分布式传感器网络协同观测系统存在问题的基础上，从传感器的二层结构组网、半睡眠调度机制的设计以及协同观测流程建模与执行三个方面展开研究，给出了一个针对此类系统的完整的协同观测设计方案，同时在这套设计方案的基础上开发出了系统原型。主要工作和取得的成果如下：(1) 提出了二层结构的传感器单元组网机制；(2) 提出了传感器网络中的半睡眠调度机制；(3) 提出了传感器网络的协同观测流程建模与执行机制。最后从功能和性能两方面对系统的有效性和可用性进行了测试，验证了采用此处提出的设计方案设计的系统可以有效的管理数量众多的传感器设备、延长设备的耗损时间以及保证协同观测流程顺利的执行。