[發明專利]一種無線傳感網絡的網絡數據異常檢測與定位方法

在審

• 申請號: 202010925319.0
• 申請日: 2020-09-06
• 公開（公告）號: CN112073932A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 楊懷成;楊杰;莫緒
• 申請（專利權）人: 桂林師范高等專科學校
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W24/04;H04W24/08
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 張學平

本發明公開了一種無線傳感網絡的網絡數據異常檢測與定位方法，包括：獲取無線傳感網絡的觀測數據，包括：無線傳感網絡在某一時刻的觀測數據以及K個歷史觀測數據；基于觀測數據構建圖數據；對圖數據進行圖濾波處理，得到輸出圖數據；基于輸出圖數據得到聯合圖變分值；通過圖模型得到子圖模型；基于子圖模型與所述圖數據得到子圖數據；基于子圖數據得到子圖聯合圖變分值；基于聯合圖變分值與所述子圖聯合圖變分值判斷子圖的中心節點是否是疑似異常節點；通過疑似異常節點與子圖的節點判斷子圖的中心節點是否是異常節點。本發明不僅能夠判斷當前時刻的網絡數據是否存在異常節點，并且同時能夠完成異常節點的準確定位。

技術領域

本發明涉及網絡數據處理技術領域，具體涉及一種無線傳感網絡的網絡數據異常檢測與定位方法。

背景技術

隨著人工智能、云計算等新技術的快速發展、社交網絡等新興互聯網應用的興起，人類獲取和存儲數據的規模正以前所未有的速度爆炸式的增長，與數據科學相關的技術變革正在成為學術界和工業界的熱點問題。如今，網絡數據被廣泛應用于傳感網絡、無線通信等領域中，為人類獲取和存儲大規模非規則數據集提供了新的研究思路和解決途徑。例如在傳感網絡中，人們在復雜的物理環境空間中部署了大量的傳感器節點，用于監測實時的環境感知信息。然而，由于傳感網絡所監測的物理環境往往十分惡劣，容易導致所部署的傳感器節點出現故障，進而導致所采集的節點數據值出現異?；蛘呤ъ`的情況。如果采用人工檢測的方法，不僅檢測成本較高；而且在一些特定監測環境中(比如火山、懸崖等危險環境)，異常感知節點的人工檢測與定位任務的可操作性不高。針對上述問題，本方法不僅能夠判斷出當前時刻的網絡數據中是否存在異常節點，還能夠同時較好地定位出網絡中的異常節點，為之后的修復工作提供有效的幫助。

傳統的網絡數據異常檢測與定位方法主要是基于其數據本身的統計規律，并沒有考慮到網絡拓撲結構和數據異常檢測之間的關聯性。近年來，隨著圖信號處理理論的提出與不斷完善，基于圖拓撲結構的數據挖掘方法被引入到網絡數據異常檢測中。2014年，Sandryhaila和Moura提出了基于全局高通圖濾波的傳感器網絡異常檢測方法。該方法首先將網絡信號進行高通圖濾波得到輸出信號，再根據輸出信號的圖頻率判斷傳感器網絡是否異常，即網絡中是否存有異常節點。該方法操作簡便，異常檢測率較高，但是該方法僅僅基于圖頻譜的閾值判斷，并不能定位出異常節點。此外，基于全局圖高通圖濾波的異常檢測方法，需要經驗性地針對不同的網絡數據集設置硬閾值的參數，不具備良好的可擴展性，往往需要進行測試之后才能得到較好的控制閾值的參數。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種無線傳感網絡的網絡數據異常檢測與定位方法，用于解決現有技術的至少一個缺陷。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種無線傳感網絡的網絡數據異常檢測與定位方法，采用圖模型表征無線傳感網絡，利用不同尺度下的聯合圖全變分方法進行傳感網絡中的異常數據檢測與定位，所述定位方法包括：

獲取無線傳感網絡的觀測數據，所述觀測數據包括：無線傳感網絡在某一時刻的觀測數據以及K個歷史觀測數據；

基于所述觀測數據構建圖數據；

對所述圖數據進行圖濾波處理，得到輸出圖數據；

基于所述輸出圖數據得到聯合圖變分值；

通過所述圖模型得到子圖模型；

基于所述子圖模型與所述輸出圖數據得到子圖數據；

基于所述子圖數據得到子圖聯合圖變分值；

基于所述聯合圖變分值與所述子圖聯合圖變分值判斷子圖的中心節點是否是疑似異常節點；

通過疑似異常節點與子圖的節點判斷子圖的中心節點是否是異常節點。

可選地，所述基于所述觀測數據構建圖數據，包括：