[發明專利]一種無線傳感器網絡中的孤點檢測方法

有效

• 申請號: 201410049863.8
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103826242B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 陳辰;張從連;黃晁;李海紅;張健;侯開宇;高宇棟
• 申請（專利權）人: 寧波中科集成電路設計中心有限公司
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙)33226
• 代理人: 周玨

技術領域

本發明涉及一種孤點檢測技術，尤其是涉及一種無線傳感器網絡中的孤點檢測方法。

背景技術

孤點檢測是絕大多數數據分析方法中非常重要的一個預處理環節，它能夠排除離群點對數據整體的影響，在一些情況中，也可以放大離群點的影響。孤點檢測的一個重要作用就是提高數據分析的魯棒性（這里孤點檢測也可稱作數據清洗）；另一個重要作用則是在一些特定領域（如欺詐分析、入侵檢測、網絡采購分析等）中搜索稀有模式。

無線傳感器網絡中非常容易出現孤點，原因如下：第一，在實際環境中，無線傳感器網絡中的采集節點并不是很完美，有可能出現個別節點失效或功能不完善的情況；第二，無線傳感器網絡中的節點需要電池供電，在電量較低的情況下節點也會停止工作；第三，無線傳感器網絡中的節點數量通常很多，而且在布置時通常采用批量投放的方式，容易產生孤點；第四，實際環境中會有多種意外情況（如地形影響、人或其他物體無意的挪動等）導致孤點產生。同時，孤點的存在也會對無線傳感器網絡產生不良影響，比如通信資源的浪費、電池電量的不必要消耗等。

目前，無線傳感器網絡中的孤點檢測的技術主要是聚類分析法。聚類分析法是數據處理中常用的一種方法，其按照一定規則（在無線傳感器網絡的孤點檢測中通常是按照距離的遠近）將所有節點分為一類或幾類，并查找距離聚類中心較遠的孤點。聚類分析法中應用的聚類算法有很多種，包括層次聚類（合并法、分解法、樹狀圖等），以及非層次聚類（劃分聚類、譜聚類等）。

利用聚類分析法進行孤點檢測需要事先知道整個無線傳感器網絡中的節點分布狀況，并一次性的計算出結果，然后將結果通知給無線傳感器網絡中的各個節點。這種方法的缺點是需要在某一節點或路由器上進行大量計算，其他節點不參與運算，消耗時間較長，而且長時間大量計算會導致該節點的暫時失效；此外，聚類算法大都需要一些人工設定的參數，這會導致孤點檢測過程不能夠在無線傳感器網絡內部完成；同時，由于聚類算法本身具有高復雜性的特點，因此其計算所消耗的電量也較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種無線傳感器網絡中的孤點檢測方法，其實現簡單，并能夠在無線傳感器網絡內部完成，且計算復雜度低、耗電量較少。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種無線傳感器網絡中的孤點檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

①將無線傳感器網絡中的所有節點分為K類，將第i類中的所有節點構成的集合記為L_i，其中，K∈[2,N]，N表示無線傳感器網絡中的節點的數量，1≤i≤K；

②將當前待處理的第i類定義為當前類，其中，i的初始值為1；

③令R_j,i表示當前類從第j類接收到的節點集合，如果當前類未從第j類接收到過節點集合則R_j,i為空集；然后獲取當前類對應的節點合并集，記為再獲取P_i的孤點集、P_i的孤點集的最小支撐集、P_i對除當前類外的其余類各自對應的節點合并集的補充集，將P_i的孤點集記為A_i，將P_i的孤點集A_i的最小支撐集記為S_i，將P_i對第j類對應的節點合并集P_j的補充集記為C_i,j；其中，1≤j≤K,j≠i，“U”為并集運算符號；

④獲取當前類欲向除當前類外的其余類的每一類發送的節點集合，將當前類欲向第j類發送的節點集合記為R_i,j，R_i,j中不包含當前類從其余類接收到的節點集合中的任一節點，R_i,j=A_iUS_iUC_i,j-R_j,i，其中，1≤j≤K,j≠i；

⑤對于任意第j類，判斷R_i,j是否為空集，如果為空集，則確定當前類不向第j類發送節點集合R_i,j；如果不為空集，則確定當前類向第j類發送節點集合R_i,j，其中，1≤j≤K,j≠i；在確定完當前類是否向除當前類外的其余類的每一類發送節點集合，并完成發送后，繼續執行步驟⑥；

⑥令i=i+1，將下一個待處理的類作為當前類，然后返回步驟③繼續執行，直至所有類處理完畢后再執行步驟⑦，其中，i=i+1中的“=”為賦值符號；