[發(fā)明專利]無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210435348.4
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102970698A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 邱雪松;亓峰;趙曉東;高志鵬;芮蘭蘭;王智立;熊翱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W84/18
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)領域，特別涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點故障主要分兩種類型，硬故障和軟故障。所謂硬故障，是指節(jié)點本身的某一模塊發(fā)生故障，不能正常完成與其他節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信功能。軟故障，則指傳感器節(jié)點雖然發(fā)生故障，但仍可以繼續(xù)工作并與其他節(jié)點通信，只是節(jié)點所感知或傳送的數(shù)據(jù)不正確。近年來，提出的無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法主要面向軟故障節(jié)點，借助數(shù)據(jù)分析的方法進行故障診斷。現(xiàn)有方法中比較流行的技術(shù)主要包括概率分析法和鄰居節(jié)點比較法兩大類。

基于概率分析的無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法以國外學者（Krishnamachari?B，Iyengar?S）提出的貝葉斯故障識別方法為代表，目前國內(nèi)并沒有形成相關(guān)的專利。同時還出現(xiàn)了一些以此為基礎的改良方法。貝葉斯故障識別方法假設所有傳感器節(jié)點的健康狀況都相同，每個節(jié)點發(fā)生故障的概率為p，然后運用概率推理的方法，計算出當前節(jié)點的事件感知結(jié)果同實際事件不相符合的先驗概率值。最后，該方法根據(jù)此先驗概率值是否超過給定的門限值來判斷節(jié)點是否發(fā)生了故障。貝葉斯故障識別方法在故障診斷的過程中，并不過多關(guān)注節(jié)點實際的感知數(shù)據(jù)，直接從理論分析的角度給出了故障診斷結(jié)果。

鄰居節(jié)點比較法的理論前提是：在無線傳感器網(wǎng)絡中，節(jié)點測量數(shù)據(jù)在空間上呈現(xiàn)出一定的相似性，即事件具有空間相關(guān)性，而故障節(jié)點在空間上不具備相關(guān)性。現(xiàn)有申請?zhí)枮?01110342475.5和200810060361.x的專利，均借助傳感器節(jié)點感知數(shù)據(jù)在空間上的相似性完成故障節(jié)點的診斷工作。檢測方法首先通過差值比較獲得節(jié)點與其所有鄰居節(jié)點間的測試結(jié)果，測試結(jié)果為0或1，0代表兩個節(jié)點的數(shù)據(jù)具有相似性，1代表不具有相似性。然后針對任意節(jié)點，在其鄰居節(jié)點中初步檢測狀態(tài)為可能正常的節(jié)點中，若與該節(jié)點間測試結(jié)果為0的節(jié)點數(shù)大于等于測試結(jié)果為1的節(jié)點數(shù)，則認為該節(jié)點的狀態(tài)正常，反之為故障。后來還出現(xiàn)了一些鄰居節(jié)點比較法的改良方法，這些方法不僅考慮了事件的空間相關(guān)性，還考慮了故障的時間相關(guān)性，認為故障在時間上會呈現(xiàn)出一定的持續(xù)性，引入了滑動窗口機制，實現(xiàn)對臨時故障的容忍。

現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：

假設前提不合理，普適性較差，僅僅適用于理想或?qū)嶒灜h(huán)境中故障節(jié)點的診斷。在無線傳感器網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點大都部署在無人值守的，相對惡劣的工作環(huán)境中，加之傳感器節(jié)點都是一些低端的不可靠設備，所以貝葉斯故障識別方法中所有節(jié)點發(fā)生故障的概率都相同的假設并不成立；鄰居節(jié)點比較法也在方法中先后兩次采用了預定義的比較閾值，然后根據(jù)閾值來判斷相鄰節(jié)點的感知數(shù)據(jù)是否具有相似性。不同的監(jiān)測環(huán)境對于定義監(jiān)測值相似性的標準不相同，預定義的比較閾值普適性比較差。

僅對節(jié)點當前時刻的狀態(tài)作定性的0/1決策，診斷結(jié)果要么為故障節(jié)點，要么為正常節(jié)點。節(jié)點的工作狀態(tài)也應該具備一定的連續(xù)性，先前工作狀態(tài)較好的節(jié)點，其當前感知數(shù)據(jù)可靠的概率也比較大，反之先前處于亞健康狀態(tài)的節(jié)點，當前則可能會呈遞可靠度不高的數(shù)據(jù)。上述提到的兩種故障診斷方法都只關(guān)注節(jié)點某一次的測量值，然后給出定性的判斷，忽略了節(jié)點歷史工作狀態(tài)和當前狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)性，降低了檢測方法的科學性。

能耗較大，故障檢測準確率偏低。在鄰居節(jié)點比較法中，節(jié)點間需要進行大量的數(shù)據(jù)交換，能耗較高，嚴重影響了傳感器網(wǎng)絡的壽命。并且隨故障節(jié)點數(shù)目的增多，鄰居節(jié)點比較法的故障檢測準確率也會急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何實現(xiàn)能耗較小且具有較高故障檢測準確率的無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法。

（二）技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡故障檢測方法，包括以下步驟：

S1：實時檢測傳感器節(jié)點的實際測量值，并根據(jù)預定義的健康級別標準確定節(jié)點的健康級別；

S2：根據(jù)所述健康級別實時更新所述節(jié)點的信譽值；

S3：根據(jù)所述信譽值判斷所述節(jié)點是否發(fā)生故障。

其中，所述步驟S1具體包括：