无线传感器网络中skyline查询处理算法研究

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随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器,由许多微型传感器构成的无线传感器网络(WSN)引起了学者的极大关注。然而,大多数无线传感器由于其计算能力、存储能力、处理能力有限,特别是依靠电池供电使其在大多数领域的应用受到的限制。Skyline查询的返回结果是一个数据集的轮廓,查询中元组间的支配关系是一种偏序关系,skyline查询多用于多目标决策分析、数据挖掘等领域。Skyline查询在传统的数据库领域已得到广泛研究,并出现了许多优秀的查询处理算法和查询优化技术,但是由于无线传感器网络这种分布式环境的特点,已有的skyline查询处理技术不能直接应用到其中。大多数先前的研究工作虽然已经解决了集中式环境中的skyline查询问题,针对分布式传感器网络环境下的skyline查询问题,随着数据集维度的增加,数据点之间形成支配关系的可能性越来越小,导致了skyline点过多而无法提供有效信息。为了在高维数据集中找到更重要和更有意义的skyline点,提出了k-支配skyline的定义。但现有的k-支配skyline查询算法在时间效率、空间复杂度和查询结果渐进输出方面都有待提高,基于上述原因,提出了一种新的k-支配skyline查询算法,即KSkySensor算法。该算法是传感器网络中一种能量高效的skyline查询方法,可以有效地从传感器网络中获取更有意义的skyline结果。首先,对感知数据进行预处理计算个元组的支配能力;然后,按照支配能力和元组各维度值之和对其进行排序;接着,设计了一个基于聚簇的结构用于收集所有传感器读数;最后,提出了一个剪枝方法用于渐进地从传感器网中获取skyline结果集。在获取skyline结果集时,KSkySensor算法可以避免从传感器网络获取所有数据,在查询执行过程中这种行为的代价是极其昂贵的。实验结果表明,基于聚簇的KSkySensor查询方法在完成skyline查询的同时,能够尽可能地减少无线传感器网络中的数据传输,从而减少了节点的能量消耗,延长了网络的生命周期。
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