[發(fā)明專利]一種識(shí)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤測(cè)量值的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510716880.7
• 申請(qǐng)日: 2015-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN105407496B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高建良;康雪丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/22
• 分類號(hào): H04W16/22;H04W24/04;H04W84/18
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種識(shí)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤測(cè)量值的方法，該方法首先通過訓(xùn)練歷史測(cè)量數(shù)據(jù)獲得傳感器節(jié)點(diǎn)之間的線性模型；對(duì)于相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)新采集的測(cè)量值，檢驗(yàn)它們是否符合該線性模型，即確定相鄰節(jié)點(diǎn)之間連接邊的狀態(tài)；然后，利用連接邊的狀態(tài)確定傳感器節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)；最后，結(jié)合連接邊的狀態(tài)和傳感器節(jié)點(diǎn)的最新狀態(tài)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)概率進(jìn)行迭代計(jì)算，從而確定傳感器節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前測(cè)量值是否存在錯(cuò)誤。該方法充分利用了同一傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值間的時(shí)間相關(guān)性和相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值之間的空間相關(guān)性，相比于現(xiàn)有技術(shù)的單一檢測(cè)更加穩(wěn)定可靠，可以快速準(zhǔn)確的識(shí)別出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的錯(cuò)誤測(cè)量值，且不需要依賴工作人員的專業(yè)背景知識(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種識(shí)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤測(cè)量值的方法。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，其目的是感知、采集和處理外界環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)信息，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和災(zāi)難預(yù)警等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。無線傳感器對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性的要求非常高，但是實(shí)際部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的測(cè)量值，原因主要有：

(1)由于傳感器節(jié)點(diǎn)資源有限，特別是電池供電的情況下，在經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，電池不足可能導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)采集的測(cè)量值精度有較大程度的下降，甚至出現(xiàn)偏離實(shí)際情況的錯(cuò)誤測(cè)量值；

(2)外界環(huán)境干擾也可能影響到傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確性。傳感器節(jié)點(diǎn)通常需要直接暴露在外界環(huán)境中，因此容易受到環(huán)境因素的干擾，從而導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生偏離實(shí)際情況的錯(cuò)誤測(cè)量值。

這些錯(cuò)誤的測(cè)量值增加了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信開銷，浪費(fèi)了有限的能量。更嚴(yán)重的是這些錯(cuò)誤測(cè)量值可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷，嚴(yán)重影響了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)工作性能。例如監(jiān)測(cè)火災(zāi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生誤報(bào)的后果是非常嚴(yán)重的。

為了識(shí)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤測(cè)量值，之前的方法通常利用時(shí)間序列或空間序列來判別異常數(shù)據(jù)，但是忽略了測(cè)量數(shù)據(jù)之間同時(shí)存在空間關(guān)聯(lián)性和時(shí)間關(guān)聯(lián)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，如何自動(dòng)識(shí)別出傳感器網(wǎng)絡(luò)中的錯(cuò)誤測(cè)量值，提高傳感器網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一種識(shí)別無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)誤測(cè)量值的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

S1：利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)訓(xùn)練獲得傳感器節(jié)點(diǎn)之間的測(cè)量值線性模型；

S2：確定傳感器節(jié)點(diǎn)之間的連接邊的狀態(tài)；

將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前測(cè)量值代入S1獲得的對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值線性模型中，依據(jù)線性模型的輸出結(jié)果，判斷各傳感器節(jié)點(diǎn)是否符合對(duì)應(yīng)相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)的線性模型，從而確定各相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)之間的連接邊的狀態(tài)，若符合，則對(duì)應(yīng)相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)之間的連接邊初始狀態(tài)為0，否則，為1；

S3：依據(jù)連接邊的狀態(tài)，采用投票機(jī)制對(duì)各傳感器節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)進(jìn)行確定；

所述傳感器節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)為0或1，其中，0表示傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量正確，1表示傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量錯(cuò)誤；

S4：利用各相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)之間連接邊的狀態(tài)以及各傳感器節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的兩種狀態(tài)概率均進(jìn)行迭代計(jì)算，每次迭代過程中以狀態(tài)概率較大值對(duì)應(yīng)的狀態(tài)作為傳感器節(jié)點(diǎn)的最新狀態(tài)，如果迭代過程中有傳感器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生了改變，則重復(fù)此迭代過程，直到所有傳感器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)不再變化后，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的最新狀態(tài)識(shí)別傳感器節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前測(cè)量值是否存在錯(cuò)誤。

所述S4中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)概率迭代計(jì)算公式為：