摘要
无线传感器网络技术作为电子信息工程领域的重要分支，近年来在物联网、智能系统及环境监测等方面展现出广阔的应用前景。本研究以无线传感器网络的关键技术为切入点，围绕其节点设计、通信协议优化及数据融合算法展开深入探讨，旨在解决传统网络架构中存在的能耗高、传输效率低及数据可靠性不足等问题。通过结合实际应用场景，本文提出了一种基于能量感知的动态路由算法，该算法能够根据节点剩余能量和链路质量动态调整数据传输路径，从而显著延长网络生命周期并提升整体性能。此外，研究还引入了改进型卡尔曼滤波算法用于数据融合处理，有效降低了噪声干扰对监测结果的影响，提高了数据精度。实验结果表明，所提出的方案在能耗控制和数据准确性方面均优于现有方法，特别是在大规模部署场景下表现出更优的稳定性和适应性。本研究的主要贡献在于提出了适用于复杂环境的高效能无线传感器网络架构，并通过理论分析与实证研究验证了其可行性和优越性，为未来相关技术的发展提供了新的思路和参考依据。
关键词：无线传感器网络；能量感知路由算法；数据融合
Abstract
Wireless sensor network technology, as an important branch of electronic information engineering, has demonstrated broad application prospects in the Internet of Things, intelligent systems, and environmental monitoring in recent years. This study focuses on the key technologies of wireless sensor networks, delving into node design, communication protocol optimization, and data fusion algorithms to address issues such as high energy consumption, low transmission efficiency, and insufficient data reliability present in traditional network architectures. By integrating practical application scenarios, a dynamic routing algorithm based on energy awareness is proposed, which dynamically adjusts data transmission paths according to the residual energy of nodes and link quality, thereby significantly extending the network lifecycle and enhancing overall performance. Additionally, an improved Kalman filtering algorithm is introduced for data fusion processing, effectively reducing the impact of noise interference on monitoring results and improving data accuracy. Experimental results indicate that the proposed scheme outperforms existing methods in terms of energy consumption control and data accuracy, particularly exhibiting superior stability and adaptability in large-scale deployment scenarios. The primary contribution of this research lies in proposing an efficient wireless sensor network architecture suitable for complex environments, with its feasibility and superiority validated through theoretical analysis and empirical studies, thus providing new insights and reference for the future development of related technologies.
Keywords：Wireless Sensor Network; Energy Aware Routing Algorithm; Data Fusion
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 无线传感器网络技术的研究背景 1
(二) 无线传感器网络技术的研究意义 1
(三) 国内外研究现状与发展趋势 1
(四) 本文研究方法与技术路线 2
二、无线传感器网络的关键技术分析 2
(一) 节点设计与硬件架构研究 2
(二) 数据采集与传输技术研究 3
(三) 网络拓扑结构优化研究 3
(四) 能量管理与寿命延长策略 4
(五) 安全性与可靠性保障机制 5
三、无线传感器网络的应用场景研究 5
(一) 工业自动化中的应用研究 5
(二) 智能家居中的部署与实现 6
(三) 环境监测中的数据处理技术 6
(四) 医疗健康领域的应用探索 7
(五) 农业生产中的精准监控技术 7
四、无线传感器网络的未来发展方向 8
(一) 新型通信协议的设计与优化 8
(二) 边缘计算在无线传感中的融合 8
(三) 人工智能驱动的智能感知技术 9
(四) 大规模网络部署的技术挑战 9
(五) 可持续发展的技术路径探讨 10
结 论 12
参考文献 13
无线传感器网络技术作为电子信息工程领域的重要分支，近年来在物联网、智能系统及环境监测等方面展现出广阔的应用前景。本研究以无线传感器网络的关键技术为切入点，围绕其节点设计、通信协议优化及数据融合算法展开深入探讨，旨在解决传统网络架构中存在的能耗高、传输效率低及数据可靠性不足等问题。通过结合实际应用场景，本文提出了一种基于能量感知的动态路由算法，该算法能够根据节点剩余能量和链路质量动态调整数据传输路径，从而显著延长网络生命周期并提升整体性能。此外，研究还引入了改进型卡尔曼滤波算法用于数据融合处理，有效降低了噪声干扰对监测结果的影响，提高了数据精度。实验结果表明，所提出的方案在能耗控制和数据准确性方面均优于现有方法，特别是在大规模部署场景下表现出更优的稳定性和适应性。本研究的主要贡献在于提出了适用于复杂环境的高效能无线传感器网络架构，并通过理论分析与实证研究验证了其可行性和优越性，为未来相关技术的发展提供了新的思路和参考依据。
关键词：无线传感器网络；能量感知路由算法；数据融合
Abstract
Wireless sensor network technology, as an important branch of electronic information engineering, has demonstrated broad application prospects in the Internet of Things, intelligent systems, and environmental monitoring in recent years. This study focuses on the key technologies of wireless sensor networks, delving into node design, communication protocol optimization, and data fusion algorithms to address issues such as high energy consumption, low transmission efficiency, and insufficient data reliability present in traditional network architectures. By integrating practical application scenarios, a dynamic routing algorithm based on energy awareness is proposed, which dynamically adjusts data transmission paths according to the residual energy of nodes and link quality, thereby significantly extending the network lifecycle and enhancing overall performance. Additionally, an improved Kalman filtering algorithm is introduced for data fusion processing, effectively reducing the impact of noise interference on monitoring results and improving data accuracy. Experimental results indicate that the proposed scheme outperforms existing methods in terms of energy consumption control and data accuracy, particularly exhibiting superior stability and adaptability in large-scale deployment scenarios. The primary contribution of this research lies in proposing an efficient wireless sensor network architecture suitable for complex environments, with its feasibility and superiority validated through theoretical analysis and empirical studies, thus providing new insights and reference for the future development of related technologies.
Keywords：Wireless Sensor Network; Energy Aware Routing Algorithm; Data Fusion
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 无线传感器网络技术的研究背景 1
(二) 无线传感器网络技术的研究意义 1
(三) 国内外研究现状与发展趋势 1
(四) 本文研究方法与技术路线 2
二、无线传感器网络的关键技术分析 2
(一) 节点设计与硬件架构研究 2
(二) 数据采集与传输技术研究 3
(三) 网络拓扑结构优化研究 3
(四) 能量管理与寿命延长策略 4
(五) 安全性与可靠性保障机制 5
三、无线传感器网络的应用场景研究 5
(一) 工业自动化中的应用研究 5
(二) 智能家居中的部署与实现 6
(三) 环境监测中的数据处理技术 6
(四) 医疗健康领域的应用探索 7
(五) 农业生产中的精准监控技术 7
四、无线传感器网络的未来发展方向 8
(一) 新型通信协议的设计与优化 8
(二) 边缘计算在无线传感中的融合 8
(三) 人工智能驱动的智能感知技术 9
(四) 大规模网络部署的技术挑战 9
(五) 可持续发展的技术路径探讨 10
结 论 12
参考文献 13
