[發明專利]對無線傳感器網絡異常事件進行分布式檢測的方法

無效

• 申請號: 201210054572.9
• 申請日: 2012-03-04
• 公開（公告）號: CN102594904A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張媛;夏羽;趙志峰;張宏綱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

1.一種對無線傳感器網絡異常事件進行分布式檢測的方法，其特征是：

所述無線傳感器網絡包含N個傳感器節點，其中，K個傳感器節點的初始數據為1的概率大于等于0.5，其余傳感器節點的初始數據始終為0，N≥1，1≤K≤N；所述K個傳感器節點中的各傳感器節點的初始數據為1的概率保持不變且互不相同；初始數據為1代表該傳感器節點有事件發生，初始數據為0代表該傳感器節點沒有事件發生；

所述分布式檢測的方法包括如下步驟：

(1)采集所述無線傳感器網絡的所有傳感器節點的初始數據，并根據公式(II)確定所述無線傳感器網絡的觀測數目，

M=KlogNK---(II)]]>

式(II)中，M代表無線傳感器網絡的觀測數目，K代表無線傳感器網絡中初始數據為1的概率大于等于0.5的傳感器節點的數量。

(2)將所述無線傳感器網絡的所有傳感器節點進行分簇，獲得每個簇的當前觀測數目，并分別將每個簇中的所有傳感器節點的初始數據構成如式(III)所示的初始向量，

X₁＝[X₁(1)，X₁(2)...X₁(j)...X₁(N₁)]????????????????????(III)

式(III)中，X₁表示初始向量，X₁(j)表示簇中編號為j的傳感器節點的初始數據，N₁表示簇中傳感器節點的總數量。

(3)利用公式(V)對初始向量進行非相關映射，得到所述每個簇的當前觀測向量，

Y₁＝Φ₁X₁??????????????????????????????????????(V)

式(V)，Φ₁表示簇的當前隨機高斯矩陣，Φ₁的行數表示簇的當前觀測數目，列數表示簇中傳感器節點的總數量；Y₁表示簇的當前觀測向量。

(4)利用公式(VI)和公式(VII)對每個簇的當前觀測向量進行加權基追蹤重構，相應地得到各個簇的當前重構數據向量，

W1=diag(w1,w2...wi...wN1)---(VI)]]>

X^1=argminX^1||W1X^1||l1s.t.Y1=Φ1X^1---(VII)]]>

公式(VI)中，W₁表示簇的加權基追蹤重構的當前加權矩陣；w_i表示簇中編號為i的傳感器節點進行加權基追蹤重構的當前加權矩陣參數，且第一次循環時w_i的值為1；表示簇的當前重構數據向量。

(5)對每個簇的當前重構數據向量中的每個元素進行門限判決，通過將其中大于閾值的元素分別重設為1、將其中小于等于閾值的元素分別重設為0而相應得到每個簇的當前恢復數據向量；

(6)按以下方法判斷每個簇中的每個傳感器節點是否發生漏警或虛警：

若傳感器節點的初始向量的元素值為1且該傳感器節點的當前恢復數據向量的元素值為0，則表示該傳感器節點發生了漏警；若傳感器節點的初始向量的元素值為0且該傳感器節點的當前恢復數據向量的元素值為1，則表示該傳感器節點發生了虛警；

(7)判斷每個簇的加權基追蹤重構的次數是否達到預設值：若所有簇的加權基追蹤重構的次數均達到預設值，則執行步驟(10)；否則，根據步驟(6)的判斷結果，利用公式(VIII)得到簇的加權基追蹤重構的更新后的加權矩陣參數，

公式(VIII)中，表示簇的加權基追蹤重構的更新后的加權矩陣參數，表示簇的當前重構數據向量的第i個元素值；

(8)根據公式(IX)得到每個簇的更新后的觀測數目，

Mnew=QQwhole×M---(IX)]]>

公式(IX)，M是整個無線傳感器網絡的觀測數目，M_new表示簇的更新后的觀測數目，Q為每個簇的當前恢復數據向量的非零元素的個數，Q_whole為所有簇的當前恢復數據向量的非零元素的個數的總和；

(9)判斷每個簇的當前恢復數據向量中的元素值為1的元素的個數是否滿足大于所有簇的當前恢復數據向量中的元素值為1的元素的個數的算術平均值這一條件：

對于滿足該條件的簇，則使用該簇的更新后的觀測數目隨機產生該簇的下一次循環的隨機高斯矩陣，然后返回執行步驟(3)進行下一次循環；

對于不滿足該條件的簇，則先使用該簇的更新后的觀測數目隨機產生一個隨機高斯矩陣，然后對該隨機高斯矩陣進行稀疏化處理，得到該簇的下一次循環的隨機高斯矩陣，然后再返回執行步驟(3)進行下一次循環；

(10)計算最后一次循環中所有簇的恢復數據向量中的元素值為1的元素的總個數，該總個數表示所檢測出的所述無線傳感器網絡中的異常事件的數目。