[發明專利]基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法

在審

• 申請號: 201910150820.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109922492A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳志德;馬夢瑩;龔平;鄭金花;許力;黃欣沂
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W40/32
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法，其特征在于：其先采用最小簇均勻分簇算法對整個無線傳感器網絡進行均勻分簇，使每個簇中的簇成員節點個數都相同，且分簇之后的簇頭個數最少，每個簇的簇頭通過廣播的方式告知簇成員節點提交感知數據，簇成員節點接收到廣播消息后將自身感知數據發送給簇頭，再采用故障檢測算法，簇頭對自身感知數據以及接收到的感知數據進行分析計算，得到簇內所有節點的狀態信息，并進行存儲，最后規劃最短路徑，利用移動充電傳感器按照最短路徑移動，以對每個簇的簇頭進行充電并將簇頭所存儲的狀態信息反饋到基站。

2.根據權利要求1所述的基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法，其特征在于：所述最小簇均勻分簇算法的步驟如下：

A1)假設無線傳感器網絡中有n個傳感器節點，構成集合X＝{x₁,x₂,...,x_n}，并假設無線傳感器網絡中的平均節點度為d；

A2)計算每個節點的d個鄰居節點加入該節點的鄰居集合S中，得到由n個傳感器節點的鄰居集合所構成的候選簇頭集合N＝{S₁,S₂,...,S_n}；

A3)采用大步貪心算法從候選簇頭集合N＝{S₁,S₂,...,S_n}中找到個數最少的最小簇集合C＝{S_t1,S_t2,...,S_th}，其中th≤n，且滿足得到

3.根據權利要求1所述的基于移動充電傳感器的無線傳感器故障檢測方法，其特征在于：所述故障檢測算法的步驟如下：

B1)假設簇中的每個節點都可以存儲l個時刻的感知數據，并且每個節點在收到簇頭提交感知數據的廣播之后都將l個歷史數據發送給簇頭；

B2)設定需判定狀態的節點i的l個歷史數據為簇頭計算節點i的l個歷史數據的均值E_i與方差S²，并設定均值閾值為θ₁，方差閾值為θ₂，計算公式如下：

若方差S²＝0，則判定節點i的狀態為故障，記做T_i＝1，否則再判斷是否滿足E_i≤θ₁且S²≤θ₂，若是，則判定節點i的狀態為正常，記做T_i＝0，若否，則判定節點i的狀態為可能故障，記做PT_i＝1；

B3)簇頭檢測步驟B2)中是否有狀態判定為正常的節點i，若是，則執行步驟B4)，若否，則執行步驟B5)；

B4)簇頭將正常節點i的狀態通過基于距離加權的節點相似性進行擴散至簇內其它節點j，并計算傳感器節點間的相似性ES，設定閾值為θ₃，計算公式如下：

其中，d_ij為節點i,j之間的歐幾里得距離；

若ES＜θ₃，表明節點j與節點i數據相似，則判定節點j的狀態為正常，否則判定節點j的狀態為故障；

B5)重復步驟B2)，簇頭逐個計算簇內其余節點的均值和方差以判定其狀態，若簇頭計算完簇內所有節點的均值和方差后，都未能檢測到有狀態判定為正常的節點，則執行步驟B6)；

B6)簇頭通過計算簇內所有節點的相似性來構建一顆二叉樹，并利用多數投票原則來判定簇內所有節點狀態。